“Плащ-невидимка” из метаматериала защитит здания от разрушений
Возможность перенаправлять электромагнитные волны произвела революцию в оптике и даже заставила ученых задуматься о создании «плащей-невидимок» в стиле Гарри Поттера. Но устройства для искривления волны могут работать не только с фотонами: инженеры и физики конструируют акустические приборы, искривляющие и отражающие звук. В частности, ученые хотят заставить сейсмические волны огибать строения. Эта технология поможет спасти особо ценные постройки (АЭС или аэропорты) от разрушений, сообщает MIT Technology Review.
До недавнего времени эти разработки оставались только на бумаге. Однако шестого февраля сотрудники научно-исследовательского Института Фреснеля (Марсель) и геотехнической фирмы Menard заявили о том, что им удалось сконструировать и испытать на аллювиальной равнине на юге Франции анти-сейсмический «плащ-невидимку».
Секрет таких «плащей» состоит в следующем: нужно придумать материал, размер элементов которого меньше, чем длина волны, которую он призван «отбить». Это особый, так называемый метаматериал – композиционный материал, свойства которого обусловлены не столько свойствами составляющих его элементов, сколько искусственно созданной периодической структурой. Метаматериалы синтезируются внедрением в исходный природный материал различных периодических структур с самыми различными геометрическими формами, которые модифицируют диэлектрическую «ε» и магнитную «μ» восприимчивости исходного материала
Французские ученые создали свой метаматериал, пробурив в илистом грунте (глубина слоя 200 метров) три линии буровых скважин глубиной в пять метров. Потом они включили генератор волн и стали подавать волны с частотой 50 мегагерц и горизонтальным смещением в 14 миллиметров. По всему пространству эксперимента были установлены акустические датчики.
Метаматериал успешно отразил волны– те не проникали дальше второй линии скважин. Невозможно гарантировать, что длина сейсмической волны реального землетрясения совпадет с экспериментальной. Но если настроить эту конструкцию в соответствии с резонансной частотой здания, защита будет обеспечена.
Впрочем, у нового метода есть ряд недостатков. Прежде всего, отраженные от одного строения волны могут нанести еще больший ущерб соседним зданиям. По этой причине другие ученые разрабатывают метаматериалы, способные не отражать или искривлять, а впитывать энергию.
Тем не менее, новая технология отличается простотой и способна защитить немало строений. Скорее всего, в скором времени у нас будет возможность увидеть ее в действии.
Артём Космарский nauka21vek.ru