25 ИЮН, 01:54 МСК
USD (ЦБ)    53.3234
EUR (ЦБ)    55.9640


Новые материалы: звуковые волны, движущиеся назад

10 Июня 2021 9152 0 Наука и технологии
Новые материалы: звуковые волны, движущиеся назад

Акустические волны в газах, жидкостях и твердых телах обычно распространяются с почти постоянной скоростью звука. Исключение составляют так называемые ротоны: их скорость звука значительно изменяется с длиной волны, и также возможно, что волны распространяются в обратном направлении.

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) изучают возможности использования ротонов в искусственных материалах. Эти спроектированные компьютером метаматериалы, полученные с помощью сверхточной трехмерной лазерной печати, могут быть использованы в будущем для управления или направления звука способами, которые ранее были невозможны. 

Ротоны - это квазичастицы, а это означает, что они ведут себя аналогично свободным частицам. В отличие от обычных акустических волн в газах, жидкостях и твердых телах, скорость звука значительно зависит от длины волны. Кроме того, определенные частоты генерируют три разных парциальных волны. 

«Самая медленная из них - это обратная волна: поток энергии и волновые фронты движутся в совершенно противоположных направлениях», - объясняет профессор Мартин Вегенер из Института прикладной физики (APH) и Института нанотехнологий KIT (INT). 

Понимание и извлечение пользы из квазичастиц, таких как ротоны, - одна из самых сложных задач квантовой физики. Физик Лев Ландау, получивший Нобелевскую премию в 1962 году за свою новаторскую работу, предсказал их существование в контексте сверхтекучести (состояние, при котором жидкость теряет свое внутреннее трение и становится почти идеальным образом теплопроводной). До сих пор ротоны можно было наблюдать только в особых квантово-физических условиях при очень низких температурах - и поэтому они не подходили для технических приложений.

Ротоны без каких-либо квантовых эффектов

Это может измениться в будущем: в кластере передовых технологий 3D Matter Made to Order KIT и Гейдельбергского университета группа исследователей работает над метаматериалами, которые «выращивают» ротоны. Метаматериалы обладают оптическими, акустическими, электрическими или магнитными свойствами, которые не встречаются в природе.

Ученые предлагают искусственный материал, который может производить ротоны без каких-либо квантовых эффектов при нормальных условиях окружающей среды и почти на случайных частотах или длинах волн. Таким образом, в будущем может появиться возможность лучше управлять звуковыми волнами в воздухе или в материалах, например, чтобы отразить их, перенаправить или создать эхо.

Эти материалы еще не были продемонстрированы экспериментально, однако должно быть возможно производить их с использованием таких технологий, как сверхточная трехмерная лазерная печать. 

3D-печать - выход из цифрового мира в физический

Доктор И Чен, ведущий автор работы, объясняет, что исследователи полагались на комбинацию отражения, множества дискуссий, численного моделирования и оптимизации, чтобы разработать компьютерный виртуальный дизайн материалов с такими новыми свойствами, пишет EurekAlert.

«В общем, наша мечта - разрабатывать материалы на компьютере, а затем превратить их прямо в реальность - без многолетних проб и ошибок. Таким образом, 3D-печать - это всего лишь автоматический преобразователь цифрового мира в физический », - объясняет профессор Мартин Вегенер.

Редакция

Написать комментарий

правила комментирования
  1. Не оскорблять участников общения в любой форме. Участники должны соблюдать уважительную форму общения.
  2. Не использовать в комментарии нецензурную брань или эвфемизмы, обсценную лексику и фразеологию, включая завуалированный мат, а также любое их цитирование.
  3. Не публиковать рекламные сообщения и спам; сообщения коммерческого характера; ссылки на сторонние ресурсы в рекламных целях. В ином случае комментарий может быть допущен в редакции без ссылок по тексту либо удален.
  4. Не использовать комментарии как почтовую доску объявлений для сообщений приватного характера, адресованного конкретному участнику.
  5. Не проявлять расовую, национальную и религиозную неприязнь и ненависть, в т.ч. и презрительное проявление неуважения и ненависти к любым национальным языкам, включая русский; запрещается пропагандировать терроризм, экстремизм, фашизм, наркотики и прочие темы, несовместимые с общепринятыми законами, нормами морали и приличия.
  6. Не использовать в комментарии язык, отличный от литературного русского.
  7. Не злоупотреблять использованием СПЛОШНЫХ ЗАГЛАВНЫХ букв (использованием Caps Lock).
Отправить комментарий


Капитал страны
Нашли ошибку на сайте? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter
Отметьте самые значимые события 2021 года:
close
check_box check_box_outline_blank Демонстратор будущего двигателя для многоразовой ракеты-носителя в Свердловской области
check_box check_box_outline_blank Демонстратор нового авиадвигателя ПД-35 в Пермском крае
check_box check_box_outline_blank Полет МС-21-300 с крылом, изготовленным из российских композитов в Иркутской области
check_box check_box_outline_blank Открытие крупнейшего в РФ Амурского газоперерабатывающего завода в Амурской области
check_box check_box_outline_blank Запуск первой за 20 лет термоядерной установки Токамак Т-15МД в Москве
check_box check_box_outline_blank Создание уникального морского роботизированного комплекса «СЕВРЮГА» в Астраханской области
check_box check_box_outline_blank Открытие завода первого российского бренда премиальных автомобилей Aurus в Татарстане
check_box check_box_outline_blank Старт разработки крупнейшего в Европе месторождения платиноидов «Федорова Тундра» в Мурманской области
check_box check_box_outline_blank Испытание «зеленого» танкера ледового класса ICE-1А «Владимир Виноградов» в Приморском крае
check_box check_box_outline_blank Печать на 3D-принтере первого в РФ жилого комплекса в Ярославской области
Показать ещеexpand_more