Метаматеријал за појачавање магнетних поља

Професор са Универзитета Дуке (Дурхам, Северна Каролина, САД) Иарослав Урзхумов предложио је методу за појачавање магнетне компоненте електромагнетних таласа без повећања њихове електричне компоненте. Чињеница је да су биолошка ткива за магнетна поља транспарентна, па би било корисно научити како ојачати магнетну компоненту електромагнетних таласа.

То би отворило пут стварању сигурних возова за левитацију, изградњи нових система бежичног преноса енергије и решавању бројних других проблема где су потребна снажна наизменична магнетна поља, а истовремено би требало да буде безбедно и за људе. Нови системи ће бити економичнији и сигурнији од постојећих аналога.

Да би се постигао жељени резултат, Иарослав Урзхумов је предложио употребу магнетно активног метаматеријала, захваљујући коме је могуће добити довољно јака магнетна поља користећи релативно малу струју. Овакво решење смањило би електрична поља, која су у овом случају паразитска, и створила сигурне и снажне електромагнетне системе.

Нумеричко моделирање које су спровели Иарослав и његове колеге показало је да су макроскопски објекти створени на основу метаматеријала са негативном магнетном пропустљивошћу способни да појачавају магнетне силе у пољима ниске фреквенције под бројним условима. Истраживачи су ову појаву назвали магнетостатском површинском резонанцом, која је у принципу слична плазмонској површинској резонанци која се јавља у оптици, а која се манифестује у материјалима са негативном диелектричном константом.

Метаматеријал који су научници моделирали, а које карактерише врло висока, посебна анизотропија, има негативну магнетну пропустљивост у једном правцу, а у свим осталим смерима магнетна пропустљивост је позитивна. Судећи према прорачунима, произведени предмети ће моћи да нагло повећају магнетно поље управо захваљујући резонанци.

Примена овог феномена у системима магнетне левитације ће повећати масу подигнутих објеката много пута, а трошкови електричне енергије се, у поређењу с традиционалним колегама, неће повећавати. Аутор пројекта, бивши студент московског Института за физику и технологију, Иарослав Урзхумов, сигуран је у успех.

Нови системи необичне контроле магнетних сила у електромагнетним пољима могу радити у другим областима, попут ситних оптичких пинцета за држање атома, или најновијег електромагнетног оружја. Ово може такође да укључује Системи ВиТрицити технологијеслужи за бежични пренос енергије кроз снажно пулсирајуће магнетно поље, које су потпуно безопасне и за људе и за животиње.

У складу са моделима Иарослава, група експеримената на Бостонском колеџу (Бостон, Масачусетс, САД) ствара прототип таквог метаматеријала, могло би се рећи, магнетног појачала.

Што се тиче бежичног преноса преко магнетних поља, недавно је, заједно са Тојотовим институтом, група Иарослава Уржумова демонстрирала врло практичан пренос електричне енергије на даљину преко магнетних поља ниске фреквенције.

Да би побољшали ефикасност преноса, научници су изградили квадратни суперленс који је постављен између предајника и пријемника. Квадратна сочива састојала се од многих коцкица прекривених спиралним проводницима. Добијене структуре са својством метаматеријала у интеракцији са магнетним пољима преносе енергију у уски стожац максималног интензитета.

Завојница - предајник - постављена је на једној страни суперлена, дуж које је пролазила наизменична струја, стварајући наизменично магнетно поље. Ово магнетно поље је, како се и очекивало, смањило свој интензитет сразмерно квадрату растојања од предајника, међутим, захваљујући суперленима, предајник, који се налазио на другој страни њега, добијао је довољну количину енергије чак и на удаљености од 30 цм. Без коришћења интермедијарног сочива, удаљеност преноса није прелазила 7 6 цм

Научник је рекао да је такав бежични пренос коришћењем метаматеријала већ обављен у лабораторији компаније Митсубисхи Елецтриц, али само на удаљености која не прелази величину предајника. Сада, користећи прецизно магнетна поља, постиже се висока сигурност и ефикасност. Магнетна поља не апсорбују снажно већина материјала; штавише, магнетна поља индукцијом до 3 Т су сигурна и већ се користе у томографији.

Убудуће ће, на основу тога, бити створено бежични мини уређаји за електроничке уређаје. Супер сочива ће фокусирати магнетна поља како би напунили одређени уређај, а параметри сочива ће се моћи мијењати, а фокус ће се кретати у простору, на примјер, пратећи паметни телефон који његов власник носи по соби, непрестано мијењајући локацију.

Погледајте такође о теми:

Историја открића и природа магнетизма

Магнетна левитација. Шта је то и како је могуће?

Фарадаи кавез. Рад и примена

Бежични пренос напајања - основни методи