科技展品科普器材教学仪器-声悬浮

现在，人们可以通过声悬浮方法，实现各种金属材料、无机非金属和有机材料的无容器处理，开展液滴动力学、材料科学、分析化学和生物化学等方面的研究。
声悬浮是高声强条件下的一种非线性效应，其声悬浮仪的工作原理基本原理是利用声驻波与物体的相互作用产生竖直方向的悬浮力以克服物体的重量，同时产生水平方向的定位力将物体固定于声压波节处.声悬浮技术分为三轴式和单轴式两种，前者是在空间三个正交方向分别激发一列驻波以控制物体的位置，后者只在竖直方向产生一列驻波，其悬浮定位力由圆柱形谐振腔所激发的一定模式的声场来提供。
声悬浮的主要特点是对试样的电磁性能没有特殊要求，悬浮较稳定，容易控制。电磁悬浮要求试样能够导电，静电悬浮则需要对试样的带电量和悬浮电压进行精确控制，气动悬浮横向稳定性较差，光悬浮试样的尺寸通常在 150µm 以下。

声悬浮技术可以模拟空间无容器状态，用于材料凝固理论和制备工艺的研究。水通常在 0℃结冰，而我们在实验中发现，声悬浮条件下水滴可以冷却到−32℃仍然保持液体状态。这种物质在温度低于熔点而仍然保持液体状态的现象称为过冷现象，其温度与熔点的差值称为过冷度。熔体能够实现过冷是因为结晶需要经历一个形核阶段。在常规条件下，熔体与容器壁的接触，可以促进晶体的异质形核，因而过冷度很小，几乎在温度降至熔点即开始凝固。通过悬浮无容器处理，可以避免熔体与器壁的接触，使晶体的形核变得困难，从而实现深过冷。这类似于降雨过程，除了水蒸汽要求达到过饱和状态，还需大气中灰尘作为凝结核。过冷态的水处于亚稳状态，一旦开始结冰，其凝固速率将远远大于常规条件下冰的生长速率。实验测定发现，在−24℃的过冷水中，冰枝晶的生长速率可达 170 mm/s，整个水滴的凝固在瞬间完成。悬浮条件下晶体的形核及生长特征为熔体的形核规律研究提供实验依据。

悬浮无容器处理是实现深过冷快速凝固研究的重要手段。

近年来，声悬浮技术还被广泛用于微剂量生物化学研究。它可以消除容器对分析物的吸附，保持细胞的自然生存环境，避免器壁对分析检测信号的干扰。

声悬浮技术可以模拟空间无容器状态，用于材料凝固理论和制备工艺的研究。水通常在 0℃结冰，而我们在实验中发现，声悬浮条件下水滴可以冷却到−32℃仍然保持液体状态。这种物质在温度低于熔点而仍然保持液体状态的现象称为过冷现象，其温度与熔点的差值称为过冷度。熔体能够实现过冷是因为结晶需要经历一个形核阶段。在常规条件下，熔体与容器壁的接触，可以促进晶体的异质形核，因而过冷度很小，几乎在温度降至熔点即开始凝固。通过悬浮无容器处理，可以避免熔体与器壁的接触，使晶体的形核变得困难，从而实现深过冷。这类似于降雨过程，除了水蒸汽要求达到过饱和状态，还需大气中灰尘作为凝结核。过冷态的水处于亚稳状态，一旦开始结冰，其凝固速率将远远大于常规条件下冰的生长速率。实验测定发现，在−24℃的过冷水中，冰枝晶的生长速率可达 170 mm/s，整个水滴的凝固在瞬间完成。悬浮条件下晶体的形核及生长特征为熔体的形核规律研究提供实验依据。

悬浮无容器处理是实现深过冷快速凝固研究的重要手段。

近年来，声悬浮技术还被广泛用于微剂量生物化学研究。它可以消除容器对分析物的吸附，保持细胞的自然生存环境，避免器壁对分析检测信号的干扰。