Informație

3 metamateriale acustice despre care probabil nu știați

3 metamateriale acustice despre care probabil nu știați


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Metamaterialele sunt fapte incredibile de inginerie și știință. Prin combinarea diverselor materiale de bază într-un mod specific, acestea pot fi folosite pentru a manipula lucruri precum lumina și sunetul în moduri nevăzute în natură.

De exemplu, doriți să construiți un dispozitiv de acoperire? Poate doriți să luați în considerare utilizarea metamaterialelor.

Aici explorăm câteva caracteristici de bază ale metamaterialelor și prezentăm trei evoluții actuale în știința metamaterialelor.

ÎN LEGĂTURĂ: Oamenii de știință elaborează metamaterial nou care aruncă puterea luminii mai eficient.

Ce sunt metamaterialele și cum funcționează?

Un metamaterial este un material structurat artificial care este capabil să prezinte proprietăți electromagnetice extraordinare nevăzute sau disponibile în natură. Acestea au fost dezvoltate pentru prima dată la începutul anilor 2000 și, de atunci, au apărut ca o zonă interdisciplinară în creștere rapidă de cercetare și dezvoltare.

"Proprietățile metamaterialelor sunt adaptate prin manipularea structurii lor fizice interne. Acest lucru le face remarcabil de diferite de materialele naturale, ale căror proprietăți sunt determinate în principal de constituenții și legăturile lor chimice." - Enciclopedia Britanică.

Astfel de materiale tind să fie realizate din structuri artificiale distribuite aleatoriu sau periodic, a căror dimensiune și spațiu sunt mult mai mici decât lungimile de undă ale radiației EM primite. Un exemplu comun comun de metamateriale este rezonatorul cu inel divizat (SRR).

Cum se fabrică metamaterialele?

Metamaterialele sunt o formă de materiale tehnice cărora li s-au conferit proprietăți care nu se găsesc în mod normal în natură.

"Sunt realizate din ansambluri de elemente multiple realizate din materiale compozite, cum ar fi metalele și materialele plastice. Materialele sunt de obicei aranjate în modele repetate, la scări mai mici decât lungimile de undă ale fenomenelor pe care le influențează." - Wikipedia.

Proprietățile metamaterialelor sunt derivate nu atât din materialele lor constitutive, cât din structura lor finală proiectată și proiectată.

„Forma, geometria, dimensiunea, orientarea și dispunerea lor precise le conferă proprietățile lor inteligente capabile să manipuleze undele electromagnetice: prin blocarea, absorbția, amplificarea sau îndoirea undelor, pentru a obține beneficii care depășesc ceea ce este posibil cu materialele convenționale.” - Wikipedia.

Structura fiecărui metamaterial este dictată de fenomenul natural cu care au fost proiectate să manipuleze sau să influențeze. Acest lucru ar putea afecta lumina vizibilă, sunetul sau electricitatea, pentru a numi doar câteva.

Ce este un indice de refracție negativ?

Este posibil să fiți familiarizați cu conceptul de refracție prin care lumina se îndoaie când trece printr-un mediu, cum ar fi apa. Cu indicii de refracție negativi, așa cum sugerează și numele, lumina este de fapt „reflectată” atunci când se trece de la un mediu pozitiv la unul negativ, în loc să fie refractat.

Metamaterialele cu această proprietate tind să fie construite din părți spațiate periodic numite celule unitare. Aceste celule sunt de obicei semnificativ mai mici decât lungimea de undă a radiației electromagnetice externe.

Această proprietate a unor metamateriale le permite oamenilor de știință și inginerilor să creeze lucruri precum un obiectiv plat pentru dispozitive optice. Acestea sunt mai ieftine de fabricat, de obicei mai ușoare și pot fi utilizate pentru multe aplicații dincolo de lumina de focalizare.

Ce este permitivitatea negativă?

Permitivitatea negativă este măsurarea rezistenței unui material la un câmp electric și a interacțiunii acestuia cu un mediu dielectric. Permitivitatea unui mediu descrie cât de puternic este „generat” un câmp electric (mai corect, flux) pe unitate de încărcare în acel mediu.

Este un principiu fundamental pe care se bazează elemente precum condensatoarele.

„Există mai mult flux electric într-un mediu cu o permitivitate scăzută (pe unitate de încărcare) din cauza efectelor de polarizare. Permitivitatea este direct legată de susceptibilitatea electrică, care este o măsură a cât de ușor se polarizează un dielectric ca răspuns la un câmp electric. Astfel, permitivitatea se referă la capacitatea unui material de a rezista unui câmp electric. " - researchgate.net.

Prin urmare, ceva de genul unui metamaterial cu o permitivitate negativă va avea o rezistență la un câmp electric dat.

Inversul permitivității negative se numește, în mod surprinzător, permitivitate absolută. Aceasta este măsura rezistenței care se întâlnește atunci când este creat un câmp electric într-un mediu dat.

Câteva exemple de metamateriale acustice

Metamaterialele acustice, așa cum sugerează și numele, sunt materiale create artificial, care sunt special concepute pentru a controla, direcționa și manipula undele sonore.

Iată câteva evoluții recente.

1. Acest metamaterial poate anula efectiv sunetul

Cercetătorii de la Universitatea din Boston au reușit recent să creeze un metamaterial care poate „anula sunetul”. Structura lor asemănătoare inelului a fost capabilă să taie sunetele, menținând în același timp fluxul de aer.

Acest tip de metamaterial ar putea avea unele aplicații interesante ca formă de atenuare a sunetului ușoară și discretă. Poate fi folosit pe lucruri precum drone pentru a-și anula zgomotul sau ca izolare fonică în clădiri.

2. Acest metamaterial acustic poate focaliza efectiv sunetul

Cercetătorii de la universitățile din Sussex și Bristol din Marea Britanie lucrează la crearea unui metamaterial care să poată concentra sunetul. Dacă are succes, ar putea fi folosit pentru a produce difuzoare sau microfoane super-vizate.

Funcționează prin focalizarea undelor sonore la fel ca un obiectiv care poate focaliza lumina. Și cel mai bun bit? Sunt parțial construite din cărămizi LEGO!

Supranumit „Vari-Sound”, acest material ar putea avea aplicații și în teatre unde calitatea sunetului din „scaunele ieftine” ar fi la egalitate cu cele care stau în față sau în centru.

3. Acest metamaterial poate transporta și concentra sunetul

Un grup de cercetători a proiectat cu succes un metamaterial care poate transporta sunetul de-a lungul marginilor sale și îl poate concentra în centrul său. Echipa de la City University din New York a folosit domeniul matematic al topologiei pentru a proiecta metamaterialul.

"Pentru a construi noul lor metamaterial, Alù și partenerii săi de cercetare au folosit o imprimantă 3D pentru a crea o serie de trimere mici, un inel format din trei rezonatori acustici. Oamenii de știință au aplicat trimerii pentru a forma o rețea triunghiulară." - upi.com.


Priveste filmarea: These Metamaterials Go Beyond the Properties of Nature (Iunie 2022).


Comentarii:

  1. Sabih

    Felicit, acest gând admirabil trebuie să fie tocmai intenționat

  2. Annaduff

    Ce rezultă din ea?

  3. Eliseo

    gândul grațios

  4. Tell

    Dă -mă să trag din asta.

  5. Vudogore

    Îmi pare rău, dar, după părerea mea, au greșit. Să încercăm să discutăm acest lucru. Scrie -mi în pm.



Scrie un mesaj