Alışılmadık özelliklere sahip yenilikçi bir metamalzeme prototipi, bir katıdan geçen enerji dalgalarının yönünü ve yoğunluğunu kontrol etmek için elektrik sinyallerini kullanır. Tek kütle yoğunluğu ile karakterize edilen bu yenilikçi meta malzeme, kuvvet ve ivme aynı yönde gitmediği için Newton’un ikinci yasasından bir sapma sunar. Huang, radar dalgalarını kontrol etmek veya uçaktaki hava türbülansından kaynaklanan titreşimi yönetmek gibi askeri ve ticari kullanımlardan, köprüler ve boru hatları gibi yapıların sağlığının izlenmesi gibi sivil kullanımlara kadar geniş bir yelpazede uygulamalar öngörüyor.
{ 7}Missouri Üniversitesi araştırmacıları, enerji dalgalarının yönünü ve yoğunluğunu kontrol edebilen küçük, hafif aktif bir “meta malzeme” prototipi tasarladılar.
Missouri Üniversitesi’nden Profesör Guoliang Huang bir prototip geliştirdi elektrik sinyallerini kullanarak enerji dalgalarının yönünü ve yoğunluğunu kontrol edebilen metamalzeme. Yenilikçi malzeme, askeri ve ticari sektörlerde potansiyel uygulamalara sahiptir ve köprüler ile boru hatlarının yapısal sağlığını izlemek için de kullanılabilir.
10 yılı aşkın bir süredir Guoliang Huang, Huber ve Helen Croft Başkanı Missouri Üniversitesi’ndeki Mühendislik, uzun süredir ideal bir meta malzeme tasarlama arayışında, “metamalzemelerin” – Newton’un hareket yasalarıyla tanımlandığı şekliyle doğada yaygın olarak bulunmayan özellikler sergileyen yapay bir malzeme – alışılmadık özelliklerini araştırıyor.{ 4}
Huang’ın amacı, hafif ve küçük “metayapılar” olmadan, uçak gibi daha büyük yapılardan geçen “esnek” enerji dalgalarının kontrol edilmesine yardımcı olmaktır.
Prototip meta malzeme katı bir malzemeden geçen enerji dalgalarının hem yönünü hem de yoğunluğunu kontrol etmek için bu siyah teller tarafından taşınan elektrik sinyallerini kullanır. Kredi: Missouri Üniversitesi
“Uzun yıllardır mühendislik problemlerini çözmek için matematiksel mekaniği nasıl kullanacağım konusu üzerinde çalışıyorum” dedi Huang. “Geleneksel yöntemlerin boyut ve ağırlık dahil olmak üzere birçok sınırlaması vardır. Bu nedenle, küçük ama yine de uçak gibi daha büyük bir yapıdan gelen düşük frekanslı titreşimi kontrol edebilen hafif bir malzeme kullanarak nasıl alternatif bir çözüm bulabileceğimizi araştırıyorum.”
{ 14}Guoliang Huang. Kredi: Missouri Üniversitesi
Huang artık hedefine bir adım daha yaklaştı. Proceedings of the National Academy of Sciences’ta (PNAS) 18 Mayıs’ta yayınlanan yeni bir çalışmada Huang ve meslektaşları, katı bir malzemeden geçen enerji dalgalarının hem yönünü hem de yoğunluğunu kontrol etmek için elektrik sinyallerini kullanan bir metamalzeme prototipi geliştirdiler.{ 4}
Yenilikçi tasarımının potansiyel uygulamaları, radar dalgalarını nesneler için belirli bir alanı taramaya yönlendirerek kontrol etmek veya uçuş halindeki bir uçaktan kaynaklanan hava türbülansının yarattığı titreşimi yönetmek gibi askeri ve ticari kullanımları içerir.
{6 Huang, “Bu metamalzemenin tuhaf bir kütle yoğunluğu var,” dedi. “Yani, kuvvet ve ivme aynı yönde gitmiyor, bu da bize bir nesnenin yapısal dinamiklerinin tasarımını veya Newton’un ikinci yasasına meydan okuyacak özellikleri özelleştirmek için alışılmadık bir yol sağlıyor.”
Bu, Huang, garip kütle yoğunluğunun ilk fiziksel olarak gerçekleştirildiğini söyledi.
“Örneğin, bu meta malzeme, köprüler ve boru hatları gibi sivil yapıların sağlığını izlemek için aktif dönüştürücüler olarak, oluşabilecek herhangi bir potansiyel hasarı belirlemeye yardımcı olarak faydalı olabilir. insan gözüyle görmek zor.”
Referans: “Aktif metamalzemeler için garip kütle yoğunluğunu gerçekleştirmek”, yazan Qian Wu, Xianchen Xu, Honghua Qian, Shaoyun Wang, Rui Zhu, Zheng Yan, Hongbin Ma, Yangyang Chen ve Guoliang Huang, 18 Mayıs 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2209829120
MU’ya katkıda bulunan diğer kişiler arasında Qian Wu, Xianchen Xu, Honghua Qian yer alır. , Shaoyun Wang, Zheng Yan ve Hongbin Ma. Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi ve Ordu Araştırma Ofisi’nden alınan hibeler, araştırmayı finanse etti.