На рынок выходят первые изделия из так называемых метаматериалов. Под ними понимается материалы, которые обладают определенными свойствами, не встречающимися в природе. Одна из первых целевых областей применения была в военном секторе: речь шла об изобретении материала, который может направлять оптические волны вокруг объекта. С помощью отрицательного показателя преломления объект было бы трудно различить. Конструкция-невидимка стала утопией, но идея манипулирования материалами осталась и распространилась на другие области применения.
От оптики к механике
Исследователи также сосредоточились на изменении электрических, магнитных и акустических сигналов. Ученые сообщают о метаматериалах – твердых телах, – которые ведут себя как жидкие субстанции, или материалах, которые можно специально модифицировать с точки зрения жесткости и демпфирования. Свое мнение высказывают и исследователи; уже представлены коммерческие предложения.
Наноструктуры из атомных решеток
Что общего у всех метаматериалов, так это то, что они получают свои свойства от крошечных структур на молекулярном, даже на атомном уровне. Разработчики материалов создают сетки из так называемых элементарных ячеек. Эти «атомные решетки» должны использовать компоненты меньшего размера, чем длина соответствующей волны. Например, в случае видимого света длина волны составляет от 400 до 780 нанометров. Элементы сетки должны быть соответственно меньше.
Материал заставляет звуковые волны двигаться
Например, исследователям из Технологического института Карлсруэ удалось создать акустический метаматериал с помощью литографии с нано-тиснением. Они создали вещество из закаленных лазером синтетических смол, в котором поток энергии и волновые фронты движутся в совершенно противоположных направлениях: звук, так сказать, движется в обратном направлении. Аналогичное изобретение из Милана уже готово к продаже. Компания Phonotic Vibes, дочерняя компания политехнического университета, использует собственные разработки для создания тонких прозрачных звукоизоляционных стен и звукопоглотителей рядом с железнодорожными путями. Используемый материал сконструирован таким образом, что звуковые волны определенных частот не могут распространяться через решетку механических резонаторов. В зависимости от материала и конструкции могут быть включены другие частоты.
Микроструктура контролирует радиорезонансы
Компания Kymeta утверждает, что первой сделала технологию метаматериалов коммерчески жизнеспособной. Он использовался в плоской и сравнительно небольшой спутниковой антенне. На его поверхности расположены крошечные резонаторы, которые поглощают одни частоты и усиливают другие. Инженеры регулировали связки: внутри с помощью специальных жидких кристаллов. Благодаря использованию микроматериалов антенна не нуждается в фазовращателях или специальных усилителях.
Исследовательские институты и химические компании проводят исследования
Специальные покрытия, например, для предотвращения отражений и подавления звука, уже можно купить у специализированных поставщиков. В то же время все крупные исследовательские организации, такие как институты Фрауэнгофера или Макса Планка, имеют подразделения, которые работают с такими материалами. В то же время отрасль демонстрирует высокие темпы роста и наращивает усилия в области высоких технологий.
На видео: Метаматериалы. Научные сенсации
