Metamateriale for forbedring av magnetiske felt

Professor ved Duke University (Durham, North Carolina, USA) Yaroslav Urzhumov foreslo en metode for å forsterke den magnetiske komponenten til elektromagnetiske bølger uten å øke den elektriske komponenten. Fakta er at biologiske vev for magnetiske felt er gjennomsiktige, og det ville være nyttig å lære å styrke den magnetiske komponenten til elektromagnetiske bølger nøyaktig.

Dette ville åpne veien for etablering av trygge leviterende tog, til bygging av nye trådløse energiforsendelsessystemer, og til løsningen av en rekke andre problemer der det er behov for sterke vekslende magnetfelt, og samtidig skal det være trygt for mennesker. Nye systemer vil være mer økonomiske og sikrere enn eksisterende analoger.

For å oppnå det ønskede resultatet foreslo Yaroslav Urzhumov bruk av magnetisk aktivt metamateriale, på grunn av hvilket det er mulig å oppnå tilstrekkelig sterke magnetfelt ved å bruke en relativt lav strøm. En slik løsning vil redusere elektriske felt, som i dette tilfellet er parasittiske, og skape trygge og kraftige elektromagnetiske systemer.

Numerisk modellering utført av Jaroslav og hans kolleger viste at makroskopiske objekter skapt på grunnlag av metamaterialer med negativ magnetisk permeabilitet er i stand til å forsterke magnetiske krefter i lavfrekvente felt under en rekke forhold. Forskerne kalte dette fenomenet en magnetostatisk overflateresonans, som i prinsippet ligner på plasmonoverflatresonansen som forekommer i optikk, som manifesterer seg i materialer med negativ dielektrisk konstant.

Metamaterialet modellert av forskere, som er preget av en veldig høy, spesiell anisotropi, har magnetisk permeabilitet negativt i en retning, og magnetisk permeabilitet er positiv i alle andre retninger. Etter beregningene vil de produserte objektene være i stand til å øke magnetfeltet kraftig på grunn av resonans.

Anvendelsen av dette fenomenet i magnetiske levitasjonssystemer vil øke massen av løftede gjenstander mange ganger, og kostnadene for elektrisitet, sammenlignet med tradisjonelle kolleger, vil ikke øke. Forfatteren av utviklingen, en tidligere student ved Moskva fysikk og teknologi institutt, Jaroslav Urzhumov er sikker på suksess.

Nye systemer med uvanlig kontroll av magnetiske krefter i elektromagnetiske felt vil kunne fungere i andre områder, for eksempel ørsmå optisk pinsett for å holde atomer, eller de siste elektromagnetiske våpnene. Dette kan også omfatte WiTricity Technology Systemstjener for trådløs overføring av energi gjennom et sterkt pulserende magnetfelt, som er helt ufarlig for både mennesker og dyr.

I samsvar med modellene fra Jaroslav, lager en gruppe eksperimenter ved Boston College (Boston, Massachusetts, USA) en prototype av et slikt metamateriale, kan man si, en magnetforsterker.

Når det gjelder trådløs overføring gjennom magnetiske felt, demonstrerte en gruppe Yaroslav Urzhumov nylig sammen med Toyota Institute en veldig praktisk overføring av elektrisitet over en avstand gjennom lavfrekvente magnetfelt.

For å øke overføringseffektiviteten bygde forskere en firkantet superlens som var plassert mellom sender og mottaker. Den firkantede linsen besto av mange terninger dekket med spiralledere. De resulterende strukturer med egenskapen til metamateriale som samhandler med magnetiske felt overførte energi i en smal kjegle med maksimal intensitet.

En spole - en sender - ble plassert på den ene siden av superlensene, langs hvilken en vekselstrøm ble ført, noe som skapte et vekslende magnetfelt. Dette magnetfeltet reduserte som forventet sin intensitet i forhold til kvadratet på avstanden fra senderen, men takket være superlensene fikk senderen som ligger på den andre siden av den nok energi selv i en avstand på 30 cm. Uten bruk av et mellomlinse overskredet transmisjonsavstanden ikke 7 6 cm

Forskeren sa at en slik trådløs overføring ved bruk av metamaterialer allerede ble utført på laboratoriet til Mitsubishi Electric, men bare i en avstand som ikke overskrider senders størrelse. Med nøyaktig magnetfelt oppnås nå høy sikkerhet og effektivitet. Magnetiske felt blir ikke sterkt absorbert av de fleste materialer, dessuten er magnetiske felt ved induksjon opp til 3 T trygge og er allerede brukt i tomografi.

I fremtiden, på dette grunnlaget, opprettelsen av trådløse mini-dingser for elektroniske dingser. Superlinser vil fokusere magnetfelt for å lade en bestemt enhet, og objektivparametrene vil kunne endre seg, og fokuset vil bevege seg i rommet, for eksempel ved å følge smarttelefonen som eieren bærer rundt i rommet, og stadig skifte plassering.

Se også om emnet:

Historie om oppdagelse og magnetisme

Magnetisk levitasjon. Hva er det og hvordan er det mulig?

Faraday bur. Arbeid og søknad

Trådløs kraftoverføring - grunnleggende metoder