瑞士EPFL團隊以聲波驅動微型無人機，3D列印共振腔取代馬達

從船隻到飛行的聲波推進之路

微型無人機的動力系統一直是工程難題：馬達與齒輪越縮小，摩擦損耗與製造難度就越高。瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的研究團隊大膽跳脫傳統框架，以「聲波」作為推力來源，用3D列印的共振腔巧妙繞過活動零件需求，成功讓150微克的微型機身離開地面。

研究團隊最初將此技術用在微型船隻。他們製作多個共振腔，分別調校至不同頻率，當超音波激發腔內空氣振動並從特定開口噴出時，船隻能透過組合不同頻率的共振腔來改變方向。證實原理可行後，團隊將系統改造用於飛行，展現「無馬達飛行」的可行性。

聲波推進的物理魔法

這套系統的核心是3D列印的赫姆霍茲共振腔（Helmholtz resonator）。當壓電元件以約40 kHz的頻率振動腔體時，腔內空氣產生劇烈共振，並從底部微孔高速噴出，形成定向微噴流，如同極細的氣流推進器。由於沒有任何旋轉馬達、齒輪或連桿，整個推進單元幾乎不會因磨損而故障，更適合極小尺度下的長時間運作。

EPFL團隊製作了兩種飛行原型。第一款僅重150微克（約等於一根睫毛的重量），底部裝有三個朝下的共振腔，透過調控各腔的推力差異來平衡機身並升空。第二款則採用微型直升機構型，共振腔的氣流不是直接產生升力，而是吹動一片極輕的旋翼，測得的轉速高達每分鐘13,000轉，印證聲波驅動旋翼的潛力。

邁向實用化仍待突破

目前這項技術仍處於實驗室驗證階段，飛行時間與控制精度尚受限制。研究人員需整合微型電池與控制晶片，才能實現持續懸停與自主導航。但此概念為極微型飛行器（nano aerial vehicles）開啟全新推進途徑，未來可望應用於密閉空間感測、微型化學偵測、甚至是微型機器人集群的協同任務。

EPFL的成果已刊登於國際期刊，並在社群平台引發無人機社群的高度關注。