Siêu vật liệu để tăng cường từ trường

Giáo sư tại Đại học Duke (Durham, Bắc Carolina, Hoa Kỳ) Yaroslav Urzhumov đã đề xuất một phương pháp khuếch đại thành phần từ tính của sóng điện từ mà không làm tăng thành phần điện của chúng. Thực tế là các mô sinh học cho từ trường là trong suốt, và sẽ rất hữu ích khi học cách tăng cường chính xác thành phần từ tính của sóng điện từ.

Điều này sẽ mở đường cho việc tạo ra các đoàn tàu bay an toàn, xây dựng các hệ thống truyền năng lượng không dây mới và giải quyết một số vấn đề khác khi cần từ trường xen kẽ mạnh, đồng thời cần an toàn cho con người. Các hệ thống mới sẽ kinh tế hơn và an toàn hơn các hệ thống tương tự hiện có.

Để có được kết quả mong muốn, Yaroslav Urzhumov đã đề xuất sử dụng siêu vật liệu hoạt động từ tính, do đó có thể thu được từ trường đủ mạnh bằng cách sử dụng dòng điện tương đối thấp. Một giải pháp như vậy sẽ làm giảm các điện trường, ký sinh trong trường hợp này, và tạo ra các hệ thống điện từ an toàn và mạnh mẽ.

Mô hình số được thực hiện bởi Yaroslav và các đồng nghiệp của ông cho thấy các vật thể vĩ mô được tạo ra trên cơ sở siêu vật liệu có tính thấm từ tính âm có khả năng khuếch đại lực từ trong trường tần số thấp trong một số điều kiện. Các nhà nghiên cứu gọi hiện tượng này là cộng hưởng bề mặt từ tính, về nguyên tắc tương tự như cộng hưởng bề mặt plasmon xảy ra trong quang học, biểu hiện ở vật liệu có hằng số điện môi âm.

Các siêu vật liệu được mô hình hóa bởi các nhà khoa học, được đặc trưng bởi tính dị hướng rất cao, đặc biệt, có tính thấm từ tính theo một hướng, và trong tất cả các hướng khác, tính thấm từ là dương. Đánh giá bằng các tính toán, các đối tượng được sản xuất sẽ có thể tăng mạnh từ trường chính xác do cộng hưởng.

Việc áp dụng hiện tượng này trong các hệ thống bay từ trường sẽ làm tăng khối lượng vật thể nâng lên nhiều lần và chi phí điện, so với các đối tác truyền thống, sẽ không tăng. Tác giả của sự phát triển, một cựu sinh viên của Viện Vật lý và Công nghệ Matxcơva, Yaroslav Urzhumov chắc chắn thành công.

Các hệ thống mới kiểm soát lực từ bất thường trong trường điện từ sẽ có thể hoạt động ở các khu vực khác, chẳng hạn như nhíp quang học nhỏ để giữ các nguyên tử hoặc vũ khí điện từ mới nhất. Điều này cũng có thể bao gồm Hệ thống công nghệ WiTricityphục vụ cho việc truyền năng lượng không dây thông qua một từ trường xung mạnh, hoàn toàn vô hại đối với cả con người và động vật.

Theo các mô hình của Yaroslav, một nhóm các nhà thí nghiệm tại Đại học Boston (Boston, Massachusetts, Hoa Kỳ) tạo ra một nguyên mẫu của một siêu vật liệu như vậy, người ta có thể nói, một bộ khuếch đại từ tính.

Đối với việc truyền không dây qua từ trường, gần đây, cùng với Viện Toyota, một nhóm của Yaroslav Urzhumov đã trình diễn một sự truyền tải điện rất thực tế qua một khoảng cách thông qua từ trường tần số thấp.

Để tăng hiệu quả truyền dẫn, các nhà khoa học đã chế tạo một siêu khối vuông được đặt giữa máy phát và máy thu. Các ống kính vuông bao gồm nhiều hình khối được phủ bằng dây dẫn xoắn ốc. Các cấu trúc kết quả với tính chất của siêu vật liệu tương tác với từ trường truyền năng lượng trong một hình nón hẹp với cường độ tối đa.

Một cuộn dây - một máy phát - được đặt ở một phía của các siêu sao, dọc theo đó một dòng điện xoay chiều được truyền qua, tạo ra một từ trường xen kẽ. Từ trường này, như mong đợi, đã giảm cường độ của nó theo tỷ lệ với bình phương khoảng cách từ máy phát, tuy nhiên, nhờ các siêu năng lực, máy phát, nằm ở phía bên kia của nó, đã nhận được một lượng năng lượng đủ ngay cả ở khoảng cách 30 cm. 6 cm

Nhà khoa học nói rằng việc truyền không dây như vậy sử dụng siêu vật liệu đã được thực hiện trong phòng thí nghiệm của Mitsubishi Electric, nhưng chỉ ở khoảng cách không vượt quá kích thước của máy phát. Bây giờ, sử dụng từ trường chính xác, an toàn và hiệu quả cao đã đạt được. Từ trường không được hấp thụ mạnh bởi hầu hết các vật liệu, hơn nữa, từ trường bằng cách cảm ứng lên đến 3 T là an toàn và đã được sử dụng trong chụp cắt lớp.

Trong tương lai, trên cơ sở này, việc tạo ra tiện ích mini không dây cho các thiết bị điện tử. Siêu ống kính sẽ lấy nét từ trường để sạc một thiết bị cụ thể và các thông số của ống kính sẽ có thể thay đổi và tiêu điểm sẽ di chuyển trong không gian, ví dụ, theo điện thoại thông minh mà chủ nhân của nó mang theo trong phòng, liên tục thay đổi vị trí.

Xem thêm về chủ đề:

Lịch sử khám phá và bản chất của từ tính

Bay từ. Nó là gì và làm thế nào là nó có thể?

Lồng Faraday. Công việc và ứng dụng

Truyền tải điện không dây - Phương pháp cơ bản