Metamaterial per millorar camps magnètics

Yaroslav Urzhumov va proposar un mètode per amplificar el component magnètic de les ones electromagnètiques sense augmentar el seu component elèctric. El fet és que els teixits biològics per als camps magnètics són transparents, i seria útil aprendre a reforçar el component magnètic de les ones electromagnètiques.

Això obriria el camí cap a la creació de trens de levitació segurs, a la construcció de nous sistemes de transmissió d’energia sense fils i a la solució d’altres problemes en què es necessiti camps forts magnètics alternatius i, al mateix temps, hauria de ser segur per als humans. Els sistemes nous seran més econòmics i segurs que els anàlegs existents.

Per obtenir el resultat desitjat, Yaroslav Urzhumov va proposar l’ús de metamaterial magnèticament actiu, a causa del qual és possible obtenir camps magnètics prou forts utilitzant un corrent relativament baix. Aquesta solució reduiria els camps elèctrics, que són paràsits en aquest cas, i crearia sistemes electromagnètics segurs i potents.

El modelatge numèric realitzat per Yaroslav i els seus col·legues va demostrar que els objectes macroscòpics creats a partir de metamaterials amb permeabilitat magnètica negativa són capaços d’amplificar forces magnètiques en camps de baixa freqüència en diverses condicions. Els investigadors van anomenar aquest fenomen una ressonància magnetostàtica de la superfície, similar en principi a la ressonància de la superfície plasmàtica que es produeix en òptica, que es manifesta en materials amb constant dielèctrica negativa.

El metamaterial modelat per científics, caracteritzat per una anisotropia especial molt alta, té una permeabilitat magnètica negativa en una direcció i, en totes les altres direccions, la permeabilitat magnètica és positiva. A jutjar pels càlculs, els objectes fabricats podran augmentar bruscament el camp magnètic precisament per ressonància.

L’aplicació d’aquest fenomen en sistemes de levitació magnètica augmentarà moltes vegades la massa d’objectes elevats i el cost de l’electricitat, en comparació amb els anàlegs tradicionals, no augmentarà. L'autor del desenvolupament, ex-estudiant de l'Institut de Física i Tecnologia de Moscou, Yaroslav Urzhumov està segur de l'èxit.

Els nous sistemes de control inusual de forces magnètiques en camps electromagnètics poden funcionar en altres àrees, com ara petites pinces òptiques per a la retenció d'àtoms o les últimes armes electromagnètiques. Això també pot incloure Sistemes de tecnologia WiTricityserveix per a la transferència d’energia sense fils mitjançant un fort camp magnètic polsador, que són completament inofensius tant per als humans com per als animals.

D’acord amb els models de Yaroslav, un grup d’experimentadors del Boston College (Boston, Massachusetts, EUA) crea un prototip d’un tal metamaterial, es podria dir, un amplificador magnètic.

Quant a la transmissió sense fils a través de camps magnètics, recentment, juntament amb el Toyota Institute, un grup de Yaroslav Urzhumov va demostrar una transmissió molt pràctica d’electricitat a distància a través de camps magnètics de baixa freqüència.

Per augmentar l'eficiència de la transmissió, els científics van construir un superllens quadrat que es va col·locar entre l'emissor i el receptor. La lent quadrada constava de molts cubs coberts de conductors en espiral. Les estructures resultants amb la propietat del metamaterial interactuant amb camps magnètics transferien energia en un con estret amb màxima intensitat.

Una bobina -un transmissor- es va col·locar a un costat de les superlens, al llarg del qual es passava un corrent altern, creant un camp magnètic alternatiu. Aquest camp magnètic, com era d’esperar, va reduir la seva intensitat en proporció al quadrat de la distància respecte del transmissor, però gràcies als superllens, el transmissor situat a l’altra banda d’aquest va rebre prou energia fins i tot a una distància de 30 cm. Sense l’ús d’una lent intermèdia, la distància de transmissió no va superar els 7 6 cm

El científic va dir que una transmissió sense fils amb metamaterials ja es va realitzar al laboratori de Mitsubishi Electric, però només a una distància que no superés la mida del transmissor. Ara, mitjançant camps precisament magnètics, s’aconsegueix una alta seguretat i eficiència. La majoria de materials no són molt absorbits pels camps magnètics; a més, els camps magnètics per inducció de fins a 3 T són segurs i ja es fan servir en tomografia.

En el futur, sobre aquesta base, la creació de mini aparells sense fils per a aparells electrònics. Les lents súper centren els camps magnètics per carregar un determinat dispositiu i els paràmetres de la lent poden canviar i el focus es desplaçarà a l’espai, per exemple, després del telèfon intel·ligent que el seu propietari porta per l’habitació, canviant constantment d’ubicació.

Vegeu també el tema:

Història del descobriment i naturalesa del magnetisme

Levitació magnètica. Què és i com és possible?

Gàbia de Faraday. Treball i aplicació

Transmissió d’energia sense fils - Mètodes bàsics