Aliran Akustik Mengubah Getaran Bunyi Menjadi Arus Rata-Rata di Dalam Cairan

Aliran akustik atau acoustic streaming adalah gerak rata-rata fluida yang muncul ketika gelombang bunyi berinteraksi secara nonlinier dengan cairan. Walau partikel fluida berosilasi cepat mengikuti bunyi, disipasi energi dan viskositas dapat menyisakan arus yang bertahan lebih lama.

Pada saluran mikro, salah satu mekanisme penting terjadi di lapisan batas dekat dinding. Gerak bolak-balik yang sangat cepat kehilangan energi melalui gesekan viskos, lalu menghasilkan pusaran atau aliran rata-rata pada skala yang lebih besar daripada lapisan tersebut.

Penelitian juga menunjukkan bahwa geometri sangat menentukan pola aliran. Ujung tajam yang bergetar dapat membentuk pusaran kuat, sedangkan bentuk rongga tertentu dapat dirancang untuk menekan aliran akustik agar gaya radiasi bunyi lebih mudah digunakan memanipulasi partikel.

Fenomena ini relevan dalam mikrofluida karena dapat membantu pencampuran, pemompaan, dan pengaturan partikel tanpa komponen mekanis yang bergerak di dalam cairan. Namun, arus yang berguna untuk pencampuran dapat menjadi gangguan ketika eksperimen membutuhkan posisi partikel yang sangat terkendali.

Gambar pendamping adalah rancangan perangkat pompa berbasis surface acoustic wave yang memanfaatkan aliran akustik, dibuat pada 1 Desember 2010. Diagram tersebut mengilustrasikan satu konfigurasi dan bukan standar desain untuk semua perangkat.

Karena kecepatan, pola, dan arah aliran bergantung pada frekuensi, amplitudo, bentuk saluran, viskositas, serta kondisi batas, istilah aliran akustik tidak menunjuk satu pola pusaran yang selalu sama. Setiap perangkat perlu diuji pada kondisi operasinya sendiri.

Sumber: Zhang dkk., “Acoustic Microfluidics”, PubMed Central, 2020, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7415005/ ; Nama, “Acoustic streaming: insights across Reynolds numbers”, Journal of Fluid Mechanics, 2024, https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-fluid-mechanics/article/acoustic-streaming-insights-across-reynolds-numbers/B3B8F0684FECC4C3E6C834CBBA734B5D ; Lei, Cheng, dan Li, “Suppression of acoustic streaming by creating specific acoustic resonances in shaped channels”, Journal of Fluid Mechanics, 25 Februari 2026, https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-fluid-mechanics/article/suppression-of-acoustic-streaming-by-creating-specific-acoustic-resonances-in-shaped-channels/C7BE20EB8955E9DAB38CEEECF1058A07 ; Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SAW_sandwich_acoustic_streaming_device.jpg

Catatan editorial: Artikel ini adalah artikel sains dan tidak melaporkan terobosan terbaru. Diagram CC0 hanya diubah ukuran dan dikonversi ke JPEG tanpa pemotongan.