Résumé :
Si vous avez vu le film de 2008 "L'Incroyable Hulk", vous vous souvenez probablement encore de ces canons soniques qui utilisaient de puissantes ondes sonores pour supprimer la géante verte. Aujourd'hui, des scientifiques de l'Université d'Helsinki en Finlande, en collaboration avec des chercheurs de l'Université publique de Navarre en Espagne et de l'Université du Michigan aux États-Unis, ont donné à cette idée un prototype réaliste : un « pipeline » entièrement composé d'ondes ultrasonores capables de contraindre et de guider physiquement le flux de matériaux dans l'air.
Ce tuyau invisible et sans masse est « construit » par des ondes ultrasonores émises par 256 micro-haut-parleurs. Il peut guider des liquides, des gaz, des poudres et même des plasmas, donnant l’impression que ces matériaux sont suspendus dans l’air à partir de rien et avancent lentement. Aucun son audible n’a été entendu pendant tout le processus. Pour changer la direction du flux, vous n'avez pas besoin de déplacer de pièces physiques ; il suffit d'ajuster le fonctionnement des enceintes et de remodeler le tuyau invisible.
"De tous les appareils expérimentaux que j'ai jamais vus, celui-ci peut être considéré comme le plus proche de la magie." Ali Salmi, chef de projet et professeur d'électronique à l'Université d'Helsinki, a commenté.
L'origine de cette idée est un projet antérieur de l'équipe de recherche : ils ont utilisé des ondes ultrasonores pour nettoyer les matériaux fixés sur les parois intérieures des tuyaux. Suivant cette idée, ils ont ensuite imaginé que si la paroi physique du tuyau était simplement retirée, de manière à ce qu'il n'y ait plus de place pour les substances, le problème ne disparaîtrait-il pas à la racine ?
Pour concrétiser cette idée, les chercheurs ont effectué plusieurs séries d'essais et d'erreurs autour de différentes configurations d'enceintes. Le prototype final comporte 256 minuscules transducteurs à ultrasons disposés autour d'une structure cylindrique, émettant des ondes sonores à une fréquence d'environ 40 kilohertz. En contrôlant précisément le timing de ces ondes sonores, elles forment un champ sonore lorsqu’elles se croisent, exerçant une force sur le matériau qui passe et le contraignant à un chemin spécifique. L'ajustement du champ sonore permet à ce chemin de se plier ou de se rediriger, tandis que le tuyau physique reste immobile. Le prototype de tuyau ne mesure que 8 centimètres de long et consomme environ 50 watts d'électricité, soit à peu près l'équivalent d'une ampoule à incandescence à l'ancienne.
Il ne s'agit encore que d'un prototype, mais la recherche a prouvé que le son à lui seul suffit à guider en continu différentes formes de matière dans l'air. Alors que la plupart des systèmes de manipulation acoustique précédents ne pouvaient que léviter et déplacer des particules ou des gouttelettes individuelles, le nouveau système peut gérer un flux continu de matière. Au cours de l’expérience, les chercheurs ont réussi à guider l’eau qui coule, à envoyer la poudre dans différents récipients, à manipuler le brouillard et le flux d’air et même à contrôler le chemin de décharge.
En termes de perspectives d'application, l'équipe envisage le transport sans contact de matériaux, en particulier de matériaux corrosifs et collants qui corroderont les pipelines conventionnels ou s'accumuleront facilement sur la paroi intérieure. Cette technologie peut également convenir à la manipulation de matériaux sensibles très susceptibles à la contamination. La possibilité de modifier électroniquement la direction du flux en temps réel offre également de nouvelles possibilités pour livrer les matériaux avec précision à l'emplacement souhaité.
Cependant, il reste encore un long chemin à parcourir entre le prototype et le véritable pipeline à ultrasons. Une limitation évidente est la disparité de taille et de coût : pour créer un « tuyau » de seulement 8 centimètres de long, 256 haut-parleurs sont nécessaires et les frais matériels sont considérables. Les chercheurs pensent que des modules similaires peuvent être assemblés pour créer des pipelines beaucoup plus longs.
Un autre problème est l'intensité sonore. Selon les chercheurs, l’intensité des ultrasons au centre du tuyau équivaut à celle d’une personne tirant continuellement un pistolet dans votre oreille ; même à l'extérieur de l'appareil, l'intensité acoustique est comparable à celle d'un moteur à réaction. Heureusement, 40 kilohertz dépassent la plage normale de l’audition humaine. Vous ne pouvez pas entendre ces rugissements du tout, mais il est préférable de vous assurer qu'il n'y a pas de chiens à proximité.
Des résultats de recherche pertinents ont été publiés dans les Actes de la National Academy of Sciences (PNAS) des États-Unis.
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