Metamaterijal za pojačavanje magnetskih polja

Profesor sa Sveučilišta Duke (Durham, Sjeverna Karolina, SAD) Yaroslav Urzhumov predložio je metodu za pojačavanje magnetske komponente elektromagnetskih valova bez povećanja njihove električne komponente. Činjenica je da su biološka tkiva za magnetska polja transparentna, pa bi bilo korisno naučiti kako ojačati magnetsku komponentu elektromagnetskih valova.

To bi otvorilo put stvaranju sigurnih vlaka za levitaciju, izgradnji novih bežičnih sustava za prijenos energije i rješenju brojnih drugih problema gdje su potrebna snažna izmjenična magnetska polja, a istodobno bi trebala biti sigurna i za ljude. Novi će sustavi biti ekonomičniji i sigurniji od postojećih analoga.

Da bi se postigao željeni rezultat, Yaroslav Urzhumov predložio je uporabu magnetski aktivnog metamaterijala, zbog čega je moguće dobiti dovoljno jaka magnetska polja koristeći relativno malu struju. Takvim rješenjem smanjili bi se električna polja koja su u ovom slučaju parazitska i stvorila sigurne i snažne elektromagnetske sustave.

Numeričko modeliranje koje su vodili Yaroslav i njegovi kolege pokazalo je da su makroskopski predmeti stvoreni na temelju metamaterijala s negativnom magnetskom propusnošću sposobni pojačati magnetske sile u poljima niske frekvencije u brojnim uvjetima. Istraživači su taj fenomen nazvali magnetostatskom površinskom rezonancom, koja je u principu slična površinskoj rezonanci plazmona koja se javlja u optici, a koja se očituje u materijalima s negativnom dielektričnom konstantom.

Metamaterijal koji su modelirali znanstvenici karakterizira vrlo visoka, posebna anizotropija, ima negativnu magnetsku propusnost u jednom smjeru, a u svim ostalim smjerovima magnetska propusnost je pozitivna. Sudeći prema proračunima, proizvedeni predmeti moći će naglo povećati magnetsko polje upravo zahvaljujući rezonanci.

Primjena ovog fenomena u sustavima magnetske levitacije višestruko će povećati masu podignutih predmeta, a troškovi električne energije, u usporedbi s tradicionalnim kolegama, neće se povećavati. Autor razvoja, bivši student moskovskog Instituta za fiziku i tehnologiju, Yaroslav Urzhumov siguran je u uspjeh.

Novi sustavi neobične kontrole magnetskih sila u elektromagnetskim poljima mogu djelovati na drugim područjima, poput sitnih optičkih pinceta za držanje atoma ili najnovijeg elektromagnetskog oružja. To može također uključivati Sustavi WiTricity tehnologijesluži za bežični prijenos energije kroz snažno pulsirajuće magnetsko polje, koje su potpuno bezopasne i za ljude i za životinje.

U skladu s modelima Yaroslava, skupina eksperimenata na koledžu u Bostonu (Boston, Massachusetts, SAD) stvara prototip takvog metamaterijala, moglo bi se reći, magnetskog pojačala.

Što se tiče bežičnog prijenosa magnetskim poljem, nedavno je zajedno s Toyotinim institutom grupa Yaroslava Urzhumova pokazala vrlo praktičan prijenos električne energije kroz daljinu magnetskim poljem niske frekvencije.

Da bi povećali učinkovitost prijenosa, znanstvenici su izgradili kvadratni superlens smješten između odašiljača i prijemnika. Kvadratna leća sastojala se od mnogih kocka prekrivenih spiralnim vodičima. Rezultirajuće strukture s svojstvom metamaterijala uzajamno djeluju s magnetskim poljem prenose energiju u uski stožac maksimalnog intenziteta.

Zavojnica - odašiljač - postavljena je s jedne strane superlena, duž koje je prolazila naizmjenična struja, stvarajući naizmjenično magnetsko polje. To je magnetsko polje, kako se i očekivalo, smanjilo svoj intenzitet srazmjerno kvadratu udaljenosti od odašiljača, međutim, zahvaljujući superlenima, odašiljač, smješten na drugoj strani njega, primio je dovoljnu količinu energije čak i na udaljenosti od 30 cm. Bez korištenja međuprostorne leće, udaljenost prijenosa nije prelazila 7 6 cm

Znanstvenik je rekao da je takav bežični prijenos pomoću metamaterijala već proveden u laboratoriju tvrtke Mitsubishi Electric, ali samo na udaljenosti koja ne prelazi veličinu odašiljača. Sada, koristeći precizno magnetska polja, postiže se visoka sigurnost i učinkovitost. Magnetska polja ne apsorbiraju snažno većinu materijala, štoviše, magnetska polja indukcijom do 3 T su sigurna i već se koriste u tomografiji.

Ubuduće će, na toj osnovi, stvoriti bežični mini uređaji za elektroničke uređaje, Super leće fokusirat će magnetska polja radi punjenja određenog uređaja, a parametri leće moći će se mijenjati, a fokus će se kretati u prostoru, na primjer, prateći pametni telefon koji njegov vlasnik nosi po sobi, neprestano mijenjajući lokaciju.

Pogledajte također o temi:

Povijest otkrića i priroda magnetizma

Magnetska levitacija. Što je to i kako je moguće?

Faradayev kavez. Rad i primjena

Bežični prijenos napajanja - osnovne metode