声波“无影管道”问世：256个微型扬声器在空气中托起水流并牵引其前行

这条看不见、没有质量的管道，全部由256个微型扬声器发出的超声波“搭建”而成，可以引导液体、气体、粉末乃至等离子体，看上去就像这些物质凭空悬浮在空气中缓缓前行。整个过程中听不到任何可闻的声音。想要改变流动方向，也无需移动任何实体部件，只需调整扬声器的运作方式、重塑这条无形管道的形状即可。

“在我见过的所有实验装置里，这一个可以说是最接近魔法的。”项目负责人、赫尔辛基大学电子学教授阿里·萨尔米如此评价。

这一构想的源头，是研究团队此前的一个项目：他们曾用超声波清理附着在管道内壁上的物质。顺着这个思路，他们进一步设想，如果干脆去掉管道的实体管壁，让物质根本没有可以附着的地方，问题岂不是从根上就消失了？

为把想法变为现实，研究人员围绕不同的扬声器布局进行了多轮反复试验。最终成型的原型把256个微型超声换能器排布在一个圆柱形结构周围，以约40千赫兹的频率发射声波。通过精密控制这些声波的时序，让它们在交汇中形成一个声场，对经过的物质施加作用力，将其约束在特定路径上。调整声场，就能让这条路径弯曲或改向，而物理管道始终纹丝不动。这条原型管道只有8厘米长，耗电约50瓦，大致相当于一只老式白炽灯泡。

这目前还只是原型，但研究已经证明，仅凭声音就足以持续引导不同形态的物质穿越空气。此前的声学操控系统大多只能让单个颗粒或液滴悬浮、移动，而新系统能够处理连续不断的物质流。实验中，研究人员成功引导了流动的水，把粉末送进不同的容器，操控了雾气和气流，甚至控制了放电的路径。

在应用前景上，团队设想的是物质的非接触式输送，尤其是那些会腐蚀常规管道、或容易在内壁堆积的腐蚀性与黏性材料。这项技术也可能适用于处理极易被污染的敏感物质。而通过电子方式实时改变流向的能力，还为把材料精准送达所需位置提供了新的可能。

不过，从原型到真正意义上的超声管道，仍有相当长的距离。一个明显的限制是尺寸与成本的悬殊：为了造出仅仅8厘米长的“管道”，就要动用256个扬声器，硬件开销相当可观。研究人员认为，可以把同类模块串联起来，从而构建出长得多的管道。

另一个问题是声强。据研究人员介绍，管道中心处的超声强度，相当于有人在耳边持续不断地开枪；即便在装置之外，声学强度也堪比站在喷气式发动机旁。所幸40千赫兹已超出人类正常听觉范围，那些轰鸣你其实一点也听不到，只是最好确保附近没有狗。

相关研究成果已发表在美国《国家科学院院刊》（PNAS）上。