聲音，看似僅僅傳遞資訊並創造音樂。但瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）微型生物機器人系統實驗室的工程師們展示了：聲波能夠成為直接推動運動的物理力量。
研究人員開發出微型裝置，能在超音波的作用下升空。它們機身上既無引擎也無電池：運動所需的能量來自外部，隨特定頻率的聲波傳遞而來。
研究結果發表於期刊 Science Advances。
共振如何轉化為推力
這項開發的核心在於 亥姆霍茲共振 ——這是一種物理效應，當你對著空瓶口吹氣時便能觀察到。瓶腔內的空氣開始振動，從而增強了特定頻率的聲音。
工程師們應用了相同的原理來產生運動。他們利用 3D 列印技術製作了幾何結構經過精確計算的中空共振器。當特定頻率的聲音作用於該結構時，腔體內的空氣振動會被多次放大。
空氣透過開口以狹窄的定向噴流射出，而回流時則較為分散。這種產生的氣流不對稱性便創造了推力。
就這樣，無形的聲波轉化為了機械運動。
對於飛行原型機，團隊使用了頻率為 40 千赫茲 的超音波——高於人類聽覺範圍。我們聽不到這種控制波，但對於微型裝置而言，它卻成為了能量來源。
從微粒到飛行
研究人員創造了兩種飛行裝置變體，採用了不同的升力原理。
第一款微型飛行器重量僅為 150 微克三個朝下的聲學共振器產生推力，使結構能夠垂直脫離表面。
第二款原型機重量為 184 微克 ，外觀類似三葉直升機旋翼。位於葉片根部的共振器產生定向推力，並使結構旋轉至大約 13 000 轉每分鐘。透過葉片旋轉，產生了空氣動力升力。
因此，同一物理原理成功應用於兩種不同的架構中：用於直接垂直升空以及用於旋轉運動。
由頻率操控的船隻
研究人員也在水面上進行了實驗。
研究人員在微型船上安裝了多個共振器，每個共振器都調校至各自的聲頻。啟動不同的腔體，便能讓船隻前進並改變方向。
這是該項開發最重要的特性之一：可以選擇性地控制結構中的個別元件。單一聲波穿過空間，但只有調校至對應頻率的共振器才會對其產生反應。
事實上，頻率成為了一種無線的運動指令。
目前這僅是概念驗證
該技術尚處於早期實驗階段。微型飛行器僅能升空幾毫米，目前還無法承載有效載荷。
能量也並非產生於裝置內部，而是由外部揚聲器或超音波發射器傳遞。因此，這並非關於現成的自主無人機，而是關於一種新運動原理的驗證。
然而，沒有機載引擎、電線和電池，在尺寸和重量至關重要的領域中，這可能成為一項優勢。
展望未來，聲學共振器可用於微型機器人技術、探索難以進入的腔體、精密製造操作，以及對小型或脆弱物體進行非接觸式操控。
聽見自身頻率的物質
這裡最令人驚奇的，不僅是所創造裝置的微小尺寸。而是形體能夠接收特定頻率，並將振動轉化為定向運動的能力。
同一道聲波穿過實驗室的空氣。但只有調校至其共振頻率的結構才會做出回應。其餘的則保持靜止。
這項發現讓技術觸及了自然界的基本原則之一：重要的不僅是作用力的大小，還有波與其接收形式之間的契合度。
形式與聲音相遇。
聲音喚醒了蘊藏其中的可能性。
而物質開始移動。
我們對未來技術的理解正逐漸改變。我們不僅在學習如何將能源置於每個機械內部，還在學習如何創造出能夠接收周圍空間能量的形式。
有時，物質要獲得翅膀，需要的並非更多的力量。它需要的是遇見屬於它自己的頻率。
