液滴上基于声学操控的可触摸 Janus 图标的平移
应用物理
2026-02-24 v1 材料科学
摘要
将数字信息与物理物质耦合的界面能够通过触摸和运动表达计算，但通常依赖嵌入式执行器、刚性机械结构或封闭式环境。因此，在开放式环境中实现对厘米尺度可触摸元素的接触式操控仍然困难。我们提出了PolygonWave—a 一种固-液声学界面，通过将空气声波与液体中介支撑耦合，实现运输和可触摸交互。该系统采用轻量级Janus图标，其表面具有非对称的湿润性：上表面具有超疏水性，允许干燥的触摸交互；下表面具有疏水性，与悬浮在超疏水网格上的水滴耦合。由256元件相控阵生成的聚焦声场可产生横向力，实现无机械接触的可编程运动。系统化表征表明，图标载荷可达525 mg，跨越图标尺寸、滴体积和施加负载的变化。除了平移之外，液体层作为可重新配置的机械元素，实现类按钮输入，具有自恢复特性和基于共振的振动-视觉反馈，在200 μL滴液中峰值响应频率近22 Hz。液体中介的声学耦合为连接声学、软物质物理学和物理人机交互的机械表达、可触摸接口提供了统一机制。
引用
@article{arxiv.2602.18730,
title = {Acoustic Manipulation of Tangible Janus Icons on Liquid Droplets},
author = {Yusuke Koroyasu and Yoichi Ochiai and Tatsuki Fushimi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.18730},
year = {2026}
}