用声音悬浮物体可以彻底改变虚拟现实和3D打印

伦敦大学学院的研究人员首次展示了在有其他物体挡道时使用声音来悬浮某物，这可能会导致制造和娱乐领域的进步。这些发现为通过虚拟现实和混合现实在主题公园、拱廊和博物馆进行更高级的互动娱乐开辟了可能性。使用3D悬浮技术可以引领完全身临其境的真实世界模拟，而无需笨重的耳机或护目镜。

该技术还可以通过允许制造商构建更复杂的多材料对象来改进3D打印，而不是目前使用的逐层、单一材料构建方法。

先前的研究已经表明，使用声波进行悬浮是可能的。可以使用高强度超声波(其频率高于人类所能听到的频率)的力将物体固定在半空中并使其移动，从而将物体固定在适当的位置，这称为声悬浮。这种技术还可以在半空中创建交互式3D图像，例如全息图，您可以看到、感觉到和听到。

但是，到目前为止，这只能在空旷的地方进行;任何阻碍声波的东西都会导致悬浮物体下落。

对于发表在《科学进展》上的这篇论文，研究小组更进了一步，展示了声悬浮在这种受控环境之外是如何实现的，并且可以通过附近的物体来实现，例如墙壁、汽车仪表板或其他常见的电器.

合著者DiegoMartinezPlasencia博士(UCL计算机科学)说：“过去，我们的3D显示器必须存在于真空中，但现在我们可以在您面前创建3D内容。无需戴眼镜或花招需要，简单的3D形状共享我们生活的空间。”

主要作者RyujiHirayama博士(UCL计算机科学)说：“到目前为止，我们只能在受控环境中演示虚拟现实和全息图的声学悬浮，而附近没有任何其他可能中断和散射声波的物体。在这篇论文中，我们展示了如何通过实时计算附近的物体来浮动物体，甚至在现实环境中创建数字内容，例如全息图。它为完全沉浸式的虚拟现实体验和交互式全息图开辟了可能性。”

该团队通过结合两个新步骤来悬浮不同的物体，包括聚苯乙烯珠、水和织物。首先，他们计算了打开不同扬声器时声波的路径如何，以及它们如何从环境中的物体反弹。

第二步涉及制定一种快速技术来快速关闭或打开扬声器，以便在声波散射后，环境能够将物体保持在空气中。

这项技术可以通过多材料3D打印机对产品的设计和制造方式进行现代化改造。当前的打印机使用一个分配器来释放物体中的每种材料。当使用化学或生物材料时，这对于避免材料交叉污染尤为重要。

声学悬浮将使多种材料能够在没有交叉污染或在制造空间内移动分配器的情况下使用(非接触式制造)。该技术使构建对象更加灵活，因为可以从任何方向添加材料，避免逐层制造并允许生产更复杂的多材料对象。

首席研究员SriSubramanian(UCL计算机科学)说：“我对这项工作如何为在增材制造和3D打印中混合多种不同材料打开大门感到兴奋。声悬浮在精密制造中具有巨大潜力，这项工作为实现这次机会。”