Metamaterial pentru îmbunătățirea câmpurilor magnetice

Profesorul de la Duke University (Durham, Carolina de Nord, SUA) Yaroslav Urzhumov a propus o metodă pentru amplificarea componentei magnetice a undelor electromagnetice fără a le crește componenta electrică. Cert este că țesuturile biologice pentru câmpurile magnetice sunt transparente și ar fi util să înveți cum să consolidezi cu precizie componenta magnetică a undelor electromagnetice.

Aceasta ar deschide calea către crearea de trenuri de levitare sigure, spre construcția de noi sisteme de transmisie a energiei fără fir și spre soluționarea mai multor alte probleme în care este nevoie de câmpuri magnetice alternante puternice și, în același timp, ar trebui să fie sigur pentru oameni. Noile sisteme vor fi mai economice și mai sigure decât analogele existente.

Pentru a obține rezultatul dorit, Yaroslav Urzhumov a propus utilizarea metamaterialului magnetic activ, datorită căruia se poate obține câmpuri magnetice suficient de puternice folosind un curent relativ scăzut. O astfel de soluție ar reduce câmpurile electrice, care sunt în acest caz parazite, și ar crea sisteme electromagnetice sigure și puternice.

Modelările numerice realizate de Yaroslav și colegii săi au arătat că obiectele macroscopice create pe baza metamaterialelor cu permeabilitate magnetică negativă sunt capabile să amplifice forțele magnetice în câmpuri cu frecvență joasă în mai multe condiții. Cercetătorii au numit acest fenomen o rezonanță magnetostatică a suprafeței, care este similară în principiu cu rezonanța de suprafață plasmonică care apare în optică, care se manifestă în materiale cu constantă dielectrică negativă.

Metamaterialul modelat de oamenii de știință, caracterizat printr-o anisotropie foarte mare, specială, are o permeabilitate magnetică negativă într-o direcție, iar în toate celelalte direcții, permeabilitatea magnetică este pozitivă. Judecând după calcule, obiectele fabricate vor putea crește brusc câmpul magnetic tocmai datorită rezonanței.

Aplicarea acestui fenomen în sistemele de levitație magnetică va crește masa obiectelor ridicate de multe ori, iar costul energiei electrice, în comparație cu omologii tradiționali, nu va crește. Autorul dezvoltării, fost student al Institutului de fizică și tehnologie din Moscova, Yaroslav Urzhumov este sigur de succes.

Noile sisteme de control neobișnuit al forțelor magnetice în câmpuri electromagnetice vor putea funcționa în alte zone, cum ar fi pensetele optice minuscule pentru deținerea atomilor sau cele mai recente arme electromagnetice. Acest lucru poate include, de asemenea Sisteme tehnologice WiTricityservind pentru transferul wireless de energie printr-un câmp magnetic puternic pulsatoriu, care sunt complet inofensive atât pentru oameni cât și pentru animale.

În conformitate cu modelele lui Yaroslav, un grup de experimentatori de la Boston College (Boston, Massachusetts, SUA) creează un prototip al unui astfel de metamaterial, s-ar putea spune, un amplificator magnetic.

În ceea ce privește transmisia wireless prin câmpuri magnetice, recent, împreună cu Institutul Toyota, un grup de Yaroslav Urzhumov a demonstrat o transmisie foarte practică a energiei electrice pe distanțe pe câmpuri magnetice de joasă frecvență.

Pentru a crește eficiența transmisiei, oamenii de știință au construit un superlens pătrat care a fost plasat între emițător și receptor. Obiectivul pătrat era format din mai mulți cuburi acoperite cu conductoare spiralate. Structurile rezultate cu proprietatea metamaterialului care interacționează cu câmpurile magnetice transferau energia într-un con îngust, cu intensitate maximă.

O bobină - un transmițător - a fost plasată pe o parte a superlenselor, de-a lungul căreia a fost trecut un curent alternativ, creând un câmp magnetic alternativ. Acest câmp magnetic, așa cum era de așteptat, și-a micșorat intensitatea în proporție cu pătratul distanței față de emițător, cu toate acestea, datorită superlenselor, emițătorul situat pe cealaltă parte a acestuia a primit o cantitate suficientă de energie chiar și la o distanță de 30 cm. Fără utilizarea unui obiectiv intermediar, distanța de transmisie nu depășea 7 6 cm

Savantul a spus că o astfel de transmisie wireless folosind metamateriale a fost deja efectuată în laboratorul Mitsubishi Electric, dar numai la o distanță care să nu depășească dimensiunea emițătorului. Acum, folosind precis câmpuri magnetice, se obține siguranță și eficiență ridicată. Câmpurile magnetice nu sunt puternic absorbite de majoritatea materialelor, în plus, câmpurile magnetice prin inducție până la 3 T sunt sigure și sunt deja utilizate în tomografie.

În viitor, pe această bază, crearea mini gadgeturi wireless pentru gadgeturi electronice. Super lentilele vor concentra câmpurile magnetice pentru a încărca un anumit dispozitiv, iar parametrii obiectivului se pot schimba, iar focalizarea se va muta în spațiu, de exemplu, urmând smartphone-ul pe care proprietarul său îl poartă în jurul camerei, schimbând constant locația.

Vezi și pe subiect:

Istoria descoperirii și natura magnetismului

Levitație magnetică. Ce este și cum este posibil?

Cușca Faraday. Lucrare și aplicare

Transmisie de alimentare fără fir - Metode de bază