Manyetik alanları geliştirmek için metamalzeme

Duke Üniversitesi'nde Profesör (Durham, Kuzey Carolina, ABD) Yaroslav Urzhumov, elektromanyetik dalgaların manyetik bileşenlerini elektrik bileşenlerini artırmadan büyütmek için bir yöntem önerdi. Gerçek şu ki, manyetik alanlar için biyolojik dokular şeffaftır ve elektromanyetik dalgaların manyetik bileşeninin nasıl güçlendirileceğini öğrenmek yararlı olacaktır.

Bu, güvenli havaya yükselen trenlerin yaratılmasına, yeni kablosuz enerji iletim sistemlerinin inşasına ve güçlü alternatif manyetik alanlara ihtiyaç duyulduğu bir dizi başka sorunun çözümüne ve aynı zamanda insanlar için güvenli olmasına yol açacaktır. Yeni sistemler mevcut analoglardan daha ekonomik ve daha güvenli olacaktır.

İstenen sonucu elde etmek için, Yaroslav Urzhumov manyetik olarak aktif metamalzemenin kullanılmasını önerdi, bu nedenle nispeten düşük bir akım kullanarak yeterince güçlü manyetik alanlar elde etmek mümkündür. Böyle bir çözüm, bu durumda parazit olan elektrik alanlarını azaltacak ve güvenli ve güçlü elektromanyetik sistemler yaratacaktır.

Yaroslav ve meslektaşları tarafından yapılan sayısal modelleme, negatif manyetik geçirgenliğe sahip metamalzemeler temelinde oluşturulan makroskopik nesnelerin, bir dizi koşulda düşük frekanslı alanlarda manyetik kuvvetleri artırabildiğini göstermiştir. Araştırmacılar bu fenomeni, ilke olarak optikte oluşan plazmon yüzey rezonansına benzer olan ve negatif dielektrik sabiti olan malzemelerde kendini gösteren manyetostatik bir yüzey rezonansı olarak adlandırdı.

Çok yüksek, özel bir anizotropi ile karakterize edilen bilim adamları tarafından modellenen metamalzeme, bir yönde negatif manyetik geçirgenliğe sahiptir ve diğer tüm yönlerde manyetik geçirgenlik pozitiftir. Hesaplamalara bakarak, üretilen nesneler rezonans nedeniyle manyetik alanı keskin bir şekilde artırabilecektir.

Bu olgunun manyetik kaldırma sistemlerine uygulanması, kaldırılan nesnelerin kütlesini birçok kez artıracak ve geleneksel analoglara kıyasla elektrik maliyeti artmayacaktır. Geliştirmenin yazarı, Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü'nün eski bir öğrencisi olan Yaroslav Urzhumov'un başarıdan emin.

Elektromanyetik alanlardaki manyetik kuvvetlerin olağandışı kontrolünün yeni sistemleri, atomları tutmak için küçük optik cımbızlar veya en son elektromanyetik silahlar gibi diğer alanlarda çalışabilir. Bu, aşağıdakileri de içerebilir: WiTricity Teknoloji Sistemlerihem insanlar hem de hayvanlar için tamamen zararsız olan güçlü bir titreşimli manyetik alan üzerinden kablosuz enerji transferi sağlar.

Yaroslav'ın modellerine uygun olarak, Boston College'daki bir grup deneyci (Boston, Massachusetts, ABD) böyle bir metamalyanın, örneğin manyetik bir amplifikatörün prototipini oluşturur.

Manyetik alanlardan kablosuz iletim konusunda, son zamanlarda, Toyota Enstitüsü ile birlikte, bir grup Yaroslav Urzhumov, düşük frekanslı manyetik alanlardan bir mesafede çok pratik bir elektrik iletimi gösterdi.

İletim verimliliğini artırmak için, bilim adamları verici ve alıcı arasına yerleştirilmiş kare bir superlens inşa ettiler. Kare mercek, spiral iletkenlerle kaplı birçok küpten oluşuyordu. Manyetik alanlarla etkileşime giren metamalzeme özelliği ile ortaya çıkan yapılar, maksimum yoğunlukta dar bir konide enerji aktardı.

Süpersenlerin bir tarafına bir bobin - bir verici - yerleştirilmiş, bu sırada alternatif bir manyetik alan yaratılmıştır. Bu manyetik alan, beklendiği gibi, vericiden olan mesafenin karesiyle orantılı olarak yoğunluğunu azalttı, ancak, diğer tarafa yerleştirilen vericilerin, süpergenler sayesinde, 30 cm'lik bir mesafede bile yeterli miktarda enerji aldı. 6 santimetre

Bilim adamı, metamalzemeler kullanan böyle bir kablosuz iletimin Mitsubishi Electric laboratuvarında zaten yapıldığını, ancak sadece vericinin boyutunu aşmayan bir mesafede gerçekleştirildiğini söyledi. Artık hassas manyetik alanlar kullanılarak yüksek güvenlik ve verimlilik elde edilmektedir. Manyetik alanlar çoğu malzeme tarafından güçlü bir şekilde emilmez; ayrıca 3 T'ye kadar indüksiyonla manyetik alanlar güvenlidir ve tomografide zaten kullanılmaktadır.

Gelecekte, bu temelde, elektronik cihazlar için kablosuz mini araçlar. Süper lensler, belirli bir cihazı şarj etmek için manyetik alanları odaklar ve lens parametreleri değişebilir ve odak, örneğin sahibinin odanın etrafında taşıdığı akıllı telefonu takip ederek sürekli değişen konumu takip ederek uzayda hareket eder.

Ayrıca konuya da bakınız:

Keşif tarihi ve manyetizmanın doğası

Manyetik kaldırma. Nedir ve nasıl mümkün olur?

Faraday kafesi. İş ve Uygulama

Kablosuz Güç Aktarımı - Temel Yöntemler