Metamateriale per migliorare i campi magnetici

Il professore della Duke University (Durham, North Carolina, USA) Yaroslav Urzhumov ha proposto un metodo per amplificare la componente magnetica delle onde elettromagnetiche senza aumentarne la componente elettrica. Il fatto è che i tessuti biologici per i campi magnetici sono trasparenti e sarebbe utile imparare a rafforzare la componente magnetica delle onde elettromagnetiche.

Ciò aprirebbe la strada alla creazione di treni in levitazione sicuri, alla costruzione di nuovi sistemi di trasmissione di energia senza fili e alla soluzione di una serie di altri problemi in cui è necessaria una forte alternanza di campi magnetici e allo stesso tempo dovrebbe essere sicura per l'uomo. I nuovi sistemi saranno più economici e più sicuri degli analoghi esistenti.

Per ottenere il risultato desiderato, Yaroslav Urzhumov ha proposto l'uso di metamateriale magneticamente attivo, grazie al quale è possibile ottenere campi magnetici sufficientemente forti usando una corrente relativamente bassa. Tale soluzione ridurrebbe i campi elettrici, che in questo caso sono parassiti, e creerebbe sistemi elettromagnetici sicuri e potenti.

La modellistica numerica condotta da Yaroslav e dai suoi colleghi ha dimostrato che gli oggetti macroscopici creati sulla base di metamateriali con permeabilità magnetica negativa sono in grado di amplificare le forze magnetiche nei campi a bassa frequenza in una serie di condizioni. I ricercatori hanno definito questo fenomeno una risonanza superficiale magnetostatica, che è simile in linea di principio alla risonanza superficiale plasmonica che si verifica nell'ottica, che si manifesta in materiali con costante dielettrica negativa.

Il metamateriale modellato dagli scienziati, caratterizzato da un'anisotropia molto elevata e speciale, ha una permeabilità magnetica negativa in una direzione e in tutte le altre direzioni la permeabilità magnetica è positiva. A giudicare dai calcoli, gli oggetti fabbricati saranno in grado di aumentare bruscamente il campo magnetico proprio a causa della risonanza.

L'applicazione di questo fenomeno nei sistemi di levitazione magnetica aumenterà molte volte la massa di oggetti sollevati e il costo dell'elettricità, rispetto alle controparti tradizionali, non aumenterà. L'autore dello sviluppo, un ex studente dell'Istituto di fisica e tecnologia di Mosca, Yaroslav Urzhumov è sicuro di successo.

Nuovi sistemi di controllo insolito delle forze magnetiche nei campi elettromagnetici possono funzionare in altre aree, come piccole pinzette ottiche per trattenere gli atomi o le più recenti armi elettromagnetiche. Questo può includere anche Sistemi tecnologici WiTricityserve per il trasferimento di energia wireless attraverso un forte campo magnetico pulsante, che è completamente innocuo sia per l'uomo che per gli animali.

In conformità con i modelli di Yaroslav, un gruppo di sperimentatori del Boston College (Boston, Massachusetts, USA) crea un prototipo di tale metamateriale, si potrebbe dire, un amplificatore magnetico.

Per quanto riguarda la trasmissione wireless attraverso campi magnetici, recentemente, insieme al Toyota Institute, un gruppo di Yaroslav Urzhumov ha dimostrato una trasmissione molto pratica dell'elettricità a distanza attraverso campi magnetici a bassa frequenza.

Per migliorare l'efficienza della trasmissione, gli scienziati hanno costruito una superlens quadrata che è stata posizionata tra il trasmettitore e il ricevitore. La lente quadrata era composta da molti cubi coperti da conduttori a spirale. Le strutture risultanti con la proprietà del metamateriale che interagiscono con i campi magnetici trasferiscono energia in un cono stretto con la massima intensità.

Una bobina - un trasmettitore - era posta su un lato della superlens, lungo la quale veniva fatta passare una corrente alternata, creando un campo magnetico alternato. Questo campo magnetico, come previsto, ha diminuito la sua intensità in proporzione al quadrato della distanza dal trasmettitore, tuttavia, grazie alle superlenti, il trasmettitore, situato sull'altro lato di esso, ha ricevuto una quantità sufficiente di energia anche a una distanza di 30 cm. Senza l'uso di un obiettivo intermedio, la distanza di trasmissione non superava 7 6 cm

Lo scienziato ha affermato che una tale trasmissione wireless utilizzando metamateriali era già stata effettuata nel laboratorio di Mitsubishi Electric, ma solo a una distanza non superiore alle dimensioni del trasmettitore. Ora, usando esattamente campi magnetici, si ottengono alta sicurezza ed efficienza. I campi magnetici non sono fortemente assorbiti dalla maggior parte dei materiali; inoltre, i campi magnetici per induzione fino a 3 T sono sicuri e sono già utilizzati in tomografia.

In futuro, su questa base, la creazione di mini gadget wireless per gadget elettronici. I super obiettivi focalizzeranno i campi magnetici per caricare un particolare dispositivo e i parametri dell'obiettivo saranno in grado di cambiare e la messa a fuoco si sposterà nello spazio, ad esempio seguendo lo smartphone che il suo proprietario porta in giro per la stanza, cambiando costantemente posizione.

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