مادة ملساء لتعزيز المجالات المغناطيسية

أستاذ في جامعة ديوك (دورهام ، نورث كارولينا ، الولايات المتحدة الأمريكية) اقترح ياروسلاف أورزوموف طريقة لتضخيم المكون المغناطيسي للموجات الكهرومغناطيسية دون زيادة مكوناتها الكهربائية. والحقيقة هي أن الأنسجة البيولوجية للحقول المغناطيسية شفافة ، وسيكون من المفيد معرفة كيفية تقوية المكون المغناطيسي للموجات الكهرومغناطيسية بدقة.

هذا من شأنه أن يفتح الطريق أمام إنشاء قطارات رفع آمنة ، وإنشاء أنظمة جديدة لنقل الطاقة اللاسلكية ، وإلى حل عدد من المشاكل الأخرى حيث هناك حاجة إلى حقول مغناطيسية قوية بالتناوب ، وفي نفس الوقت يجب أن تكون آمنة للبشر. الأنظمة الجديدة ستكون أكثر اقتصادا وأكثر أمانا من نظائرها الحالية.

للحصول على النتيجة المرجوة ، اقترح ياروسلاف أورزوموف استخدام مادة metamaterial نشطة مغناطيسيًا ، بسبب إمكانية الحصول على حقول مغناطيسية قوية بما فيه الكفاية باستخدام تيار منخفض نسبيًا. مثل هذا الحل من شأنه أن يقلل من المجالات الكهربائية ، التي هي طفيلية في هذه الحالة ، ويخلق أنظمة كهرمغنطيسية آمنة وقوية.

أظهرت النماذج العددية التي أجراها ياروسلاف وزملاؤه أن الأجسام العيانية التي يتم إنشاؤها على أساس المواد الأولية ذات النفاذية المغناطيسية السلبية قادرة على تضخيم القوى المغناطيسية في الحقول منخفضة التردد في عدد من الظروف. وصف الباحثون هذه الظاهرة بأنها رنين سطح مغناطيسي ، وهو يشبه من حيث المبدأ صدى سطح البلازمون في البصريات ، والذي يتجلى في المواد ذات العازل الكهربائي السلبي.

تتميز المادة metamaterial التي صممها العلماء ، والتي تتميز بوجود تباين خاص عالٍ للغاية ، بنفاذية مغناطيسية سلبية في اتجاه واحد ، وفي كل الاتجاهات الأخرى تكون النفاذية المغناطيسية إيجابية. بناءً على العمليات الحسابية ، ستكون الأجسام المصنعة قادرة على زيادة المجال المغناطيسي بحدة بسبب الرنين.

سيؤدي تطبيق هذه الظاهرة في أنظمة الرفع المغنطيسي إلى زيادة كتلة الأجسام المرفوعة عدة مرات ، ولن تزداد تكلفة الكهرباء بالمقارنة مع نظيراتها التقليدية. مؤلف التطوير ، وهو طالب سابق في معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا ، ياروسلاف أورزوموف واثق من النجاح.

يمكن للأنظمة الجديدة للتحكم غير العادي في القوى المغناطيسية في المجالات الكهرومغناطيسية أن تعمل في مجالات أخرى ، مثل الملقط البصري الصغير لعقد الذرات ، أو أحدث الأسلحة الكهرومغناطيسية. هذا قد يشمل أيضا نظم تكنولوجيا WiTricityالعمل من أجل نقل الطاقة اللاسلكية من خلال مجال مغناطيسي قوي ينبض ، والذي لا يضر كلًا من البشر والحيوانات.

وفقًا لنماذج ياروسلاف ، تقوم مجموعة من المجربين في كلية بوسطن (بوسطن ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية) بإنشاء نموذج أولي لمثل هذه المادة المتقلبة ، كما يمكن القول ، مضخم مغناطيسي.

بالنسبة إلى الإرسال اللاسلكي عبر الحقول المغناطيسية ، قامت مجموعة من Yaroslav Urzhumov مؤخرًا بالاشتراك مع معهد Toyota بإجراء نقل عملي للغاية للكهرباء على مسافة عبر الحقول المغناطيسية منخفضة التردد.

لزيادة كفاءة الإرسال ، بنى العلماء سوبيرلينس مربعة تم وضعها بين جهاز الإرسال والاستقبال. تتكون العدسة المربعة من عدة مكعبات مغطاة بموصلات لولبية. نقلت الهياكل الناتجة مع خاصية المادة الفوقية التي تتفاعل مع الحقول المغناطيسية الطاقة في مخروط ضيق بأقصى كثافة.

وضعت لفائف - جهاز إرسال - على جانب واحد من superlens ، والتي تم تمريرها على طول التيار المتردد ، وخلق مجال مغناطيسي بالتناوب. قلل هذا المجال المغناطيسي ، كما هو متوقع ، من شدته بما يتناسب مع مربع المسافة من جهاز الإرسال ، لكن بفضل أجهزة الإرسال الفائقة ، تلقى جهاز الإرسال الموجود على الجانب الآخر منه طاقة كافية حتى على مسافة 30 سم ، وبدون استخدام عدسة وسيطة ، لم تتجاوز مسافة الإرسال 7 6 سم

وقال العالم إن مثل هذا الإرسال اللاسلكي باستخدام المواد الفوقية قد تم بالفعل في مختبر شركة Mitsubishi Electric ، ولكن فقط على مسافة لا تتجاوز حجم جهاز الإرسال. الآن ، باستخدام المجالات المغناطيسية بدقة ، يتم تحقيق السلامة والكفاءة العالية. لا يتم امتصاص الحقول المغناطيسية بقوة من قبل معظم المواد ؛ علاوة على ذلك ، تعد الحقول المغناطيسية عن طريق الحث حتى 3 تترات آمنة ، وتستخدم بالفعل في التصوير المقطعي.

في المستقبل ، على هذا الأساس ، إنشاء الأدوات المصغرة اللاسلكية للأدوات الإلكترونية. ستركز العدسات الفائقة على الحقول المغناطيسية لشحن جهاز معين ، وستكون معلمات العدسة قادرة على التغيير ، وسوف ينتقل التركيز في الفضاء ، على سبيل المثال ، بعد الهاتف الذكي الذي يحمله مالكه في جميع أنحاء الغرفة ، مع تغيير الموقع باستمرار.

انظر أيضا في الموضوع:

تاريخ الاكتشاف وطبيعة المغناطيسية

المغنطيسى. ما هو وكيف يمكن ذلك؟

فاراداي قفص. العمل والتطبيق

نقل الطاقة اللاسلكية - الأساسية