|
Новая шапка-невидимка
|
|
|
|
Тепловые накидки, которые способны скрыть объекты, излучающие тепло, и изготовленные из легкодоступных материалов (таких как полистирол) и медь, были представлены двумя независимыми группами разработчиков из Сингапура.
|
|
|
|
Возможность подобной маскировки впервые была предложена в 2006 году Ульфом Леонхардтом (Ulf Leonhardt) из Сент-Эндрюсского университета и Джоном Пендри (John Pendry) из Имперского колледжа Лондона, а также пионерами в области трансформационной оптики из американского университета Дьюка в США (Duke University).
|
 |
| Исследования этих физиков показали, что электромагнитные волны могут
быть перенаправлены вокруг объекта при помощи метаматериалов, преломляющих
свет не естественным образом. Под покровом такой "шапки-невидимки" объект
может оставаться невидимым для окружающих наблюдателей. По крайней мере,
это верно в теории, на практике же сконструировать подобную защиту от чужих
глаз и приборов крайне сложно, авторы изобретения уже начали новые
разработки роботов |
|
|
|
В 2013 году Себастьен Генно (Sebastien Guenneau) из института Френеля, Франция, а также его коллеги из немецкого технологического института Карлсруэ (Karlsruher Institut fur Technologie) применили эти идеи, построив 2D-покрытие на основе термодинамической трансформации. Тем не менее, сконструировать объёмную тепловую "шапку-невидимку" на основе подобной концепции почти невозможно, ведь такая работа требует крайне анизотропных материалов, сопоставимых по толщине с объектом, который будет такой защитой скрыт.
|
|
|
|
Исследователи из Сингапура черпали вдохновение из альтернативной концепции электромагнитной "шапки-невидимки", которую впервые предложил в 2009 году известный манипулятор Андреа Алу (Andrea Alu) из университета Техаса. Он же попытался воплотить её в реальность в 2013 году.
|
|
|
|
Суть в том, что объект покрывается со всех сторон тонким материалом, рассеивающим излучение с фазой, противоположной той, что имеется у излучения, рассеянного объектом. При этом стороннему наблюдателю кажется, словно объект не рассеивает вообще никакого излучения и потому невидим. Идея простая, но такой плащ всегда несовершенен, так как метаматериал может "отменить" рассеяние только дипольно-поляризованных плоских волн. Более сложное излучение (например, радиальные волны, выходящие из точечного источника) имеют поляризационные компоненты более высокого порядка – включая квадруполи, которые не могут быть "уничтожены" таким образом.
|
|
|
|
Обе команды из Сингапура поняли, что подобные соображения не имеют значения для тепловой накидки, так как тепло является скалярной величиной и тепловой фронт не имеет поляризации. Таким образом, простая двухслойная конструкция может скрыть покрываемый объект, оставляя тепловое распространение вокруг невозмущённым. А значит, тёплый объект будет для наблюдателя невидимым.
|
|
|
|
Одна из групп исследователей базируется в Национальном университете Сингапура (NUS), её возглавляет Чэн-Вэй Цю (Cheng-Wei Qiu). Эта команда создала двухслойную цилиндрическую оболочку: наружный слой из металлического материала с высокой теплопроводностью и внутренний слой из теплоизолирующего пенополистирола. Конструкцию поместили в блок, теплопроводность которого является промежуточной (не металл, но и не пенополистирол).
|
|
|
|
Исследователи также вывели формулу для расчёта толщины и проводимости различных слоёв, которые могли бы скрыть объект любого радиуса. С помощью этой формулы они и сконструировали цилиндрическую "шапку-невидимку", которая прятала объекты внутри блока из различных слоёв.
|
|
|
|
С одной стороны они нагревали конструкцию до 60 градусов Цельсия, а с другой ? охлаждали до нуля. Инфракрасное изображение показало, что в то время, как тепло рассеивается через сам блок, алюминиевый цилиндр, помещённый внутрь, имеет неизменную температуру, то есть для проходящего тепла он "невидим". Вне блока при этом потоку тепла ничто не препятствовало.
|
|
Тепловой поток за пределами "шапки-невидимки" остаётся невозмущённым. Учёные сочли, что раз подобный эксперимент удался в случае цилиндрической формы защиты, то его можно будет повторить и в сферической.
|
|
|
|
Другая команда, возглавляемая Байлэ Чжаном (Baile Zhang), состоит из исследователей Наньянского технологического университета (Nanyang Technical University). Эта группа разработала "шапку-невидимку" в виде сферического воздушного кармана, обрамлённого конструкцией из нержавеющей стали. Карман инженеры создали, соединив два одинаковых стальных блока с просверленными в них полусферическими полостями. Команда покрыла поверхность внутренних полусфер сверхтонким слоем меди (они стали стенками воздушного кармана). Медь компенсирует искажение теплового потока, выходящего из воздушного кармана, и позволяет теплу проходить через конструкцию так, словно воздушного пространства внутри не существует. Понятно, что в этом случае внутри воздушного пространства может быть спрятан любой объект. Команда из Наньяна продемонстрировала эффективность своего механизма маскировки, отделяя полушария друг от друга в разное время и измеряя распределение температуры в стальных блоках.
|
|
|
|
Обе группы из Сингапура надеются сделать свои "шапки-невидимки" пригодными для практического применения, особенно для управления теплом в электрических схемах и цепях. Чжан считает, что такая технология пригодится для производства мобильных телефонов: "Их батареи очень чувствительны к температурам и иногда может произойти взрыв. Такая технология может защитить ключевые элементы от теплового потока, не затрагивая другие компоненты".
|
|
|
|
http://www.vesti.ru/doc.html?id=1272998
|
