Университет штата Айова
ECN
Инженеры Университета штата Айова разработали новую гибкую, растягиваемую и настраиваемую «мета-кожу», в которой используются ряды миниатюрных жидкометаллических устройств, способных скрыть объект от острых глаз радара.
Мета-кожа получила свое название от композиционных метаматериалов, обладающих свойствами, которые не встречаются в природе, и способных управлять электромагнитными волнами. Растягивая и изгибая полимерную мета-кожу, ее можно настраивать на ослабление отражения радарных волн в широком диапазоне частот.
Об этом открытии недавно сообщил онлайн журнал Scientific Reports. Основной вклад в работу внесли сотрудники кафедры электротехники и вычислительных устройств Университета штата Айова, доцент Лян Дун (Liang Dong) и профессор Джиминг Сонг (Jiming Song). Соавторами проекта являются аспиранты Сямынь Ян (Siming Yang), Пэн Лю (Peng Liu) и Ван Цю (Qiugu Wang), а также бывший выпускник университета Мингда Янг (Mingda Yang). Частичную поддержку проекту оказали Национальный фонд содействия развитию науки и Китайский государственный совет по стипендиям.
 |
|
| Лян Дун (слева) и Джиминг Сонг (справа) и их экспериментальная мета-кожа. |
В своей публикации разработчики пишут: «Считается, что технология мета-кожи найдет множество применений в настройке электромагнитных частот, экранировании и подавлении рассеивания электромагнитных излучений».
Помимо мета-кожи, Дун занимается производством микро- и наноразмерных устройств, а также исследует поведение жидкостей и полимеров. Сонг специализируется на поиске новых приложений для электромагнитных волн.
Работая вместе, они надеялись доказать, что электромагнитные волны, и, возможно, даже короткие волны видимого света, могут быть подавлены с помощью технологий гибких, настраиваемых жидких металлов.
Ученые придумали способ изготовления разрезанных кольцевых резонаторов, встроенных между слоями кремнийорганических листов. Электрические резонаторы заполнены галинстаном – сплавом галлия, индия и олова, который остается жидким при комнатной температуре и менее токсичен, чем другие жидкие металлы, такие как ртуть.
Эти резонаторы представляют собой миниатюрные колечки с внешним диаметром 2.5 мм и толщиной 0.5 мм. Кольца имеют миллиметровый зазор, образуя маленький искривленный сегмент жидкого проводника.
Кольца, фактически, являются электрическими индуктивностями, а зазоры – электрическими емкостями. Вместе они образуют резонатор, способный поглощать и подавлять радарные волны определенной частоты. Растяжение мета-кожи меняет размеры внутренних жидкометаллических колец, перестраивая частоту, подавляемую устройством.
Согласно отчету исследователей, результаты испытаний показали, что уровень подавления в диапазоне частот от 8 до 10 ГГц составляет примерно 75%. Когда объекты покрыты мета-кожей, радарные волны подавляются со всех направлений падения и углов наблюдения.
«Этим технология мета-кожи отличается от традиционных стелс-технологий, которые часто лишь уменьшают обратное отражение, то есть, мощность, возвращающуюся к радару», – пишут ученые.
Во время обсуждения технологии Сонг взял планшетный компьютер и вывел фотографию стелс-бомбардировщика B-2. «Однажды, – сказал он, – мета-кожей можно будет покрыть всю поверхность стелс самолета следующего поколения».
Однако исследователи надеются на большее – на плащ-невидимку.
«Долгосрочная цель состоит в том, чтобы сократить размеры этих устройств, – сказал Дун. – Тогда мы рассчитываем сделать то же самое для более коротких электромагнитных волн, таких как видимый или инфракрасный свет. Несмотря на то, что их производство потребовало бы современных нанотехнологий и соответствующих модификаций структуры, мы считаем, что своими исследованиями доказали концепцию настройки и расширения частоты и многонаправленного подавления радиоволн с помощью материалов, подобных мета-коже».
