Инженеры Университета штата Айова разработали новую гибкую, растяжимую и настраиваемую «мета-кожу», которая использует ряды небольших устройств из жидкого металла, чтобы скрыть объект от острых глаз радара.
Мета-кожа получила свое название от метаматериалов, которые представляют собой композиты, обладающие свойствами, не встречающимися в природе, и которые могут манипулировать электромагнитными волнами. Растягивая и сгибая полимерную мета-кожу, ее можно настроить для уменьшения отражения широкого диапазона радиолокационных частот.
Журнал Scientific Reports недавно сообщил об открытии в Интернете. Ведущими авторами кафедры электротехники и вычислительной техники штата Айова являются Лян Донг, доцент; и Джиминг Сонг, профессор. Соавторами являются аспиранты штата Айова Симинг Ян, Пэн Лю и Цюгу Ван; и бывший студент штата Айова Мингда Ян. Национальный научный фонд и Китайский стипендиальный совет частично поддержали проект.
"Считается, что существующая технология метакожи найдет множество применений в настройке электромагнитной частоты, экранировании и подавлении рассеяния", - написали инженеры в своей статье.
Дун имеет опыт изготовления микро- и наноразмерных устройств и работы с жидкостями и полимерами; У Сонга есть опыт в поиске новых применений электромагнитных волн.
Работая вместе, они надеялись доказать идею, что электромагнитные волны - возможно, даже более короткие длины волн видимого света - можно подавить с помощью гибких, настраиваемых технологий жидкого металла.
То, что они придумали, представляет собой ряды резонаторов с разрезными кольцами, встроенных в слои силиконовых листов. Электрические резонаторы заполнены галинстаном, металлическим сплавом, который жидкий при комнатной температуре и менее токсичен, чем другие жидкие металлы, такие как ртуть.
Эти резонаторы представляют собой маленькие кольца с внешним радиусом 2,5 миллиметра и толщиной полмиллиметра. У них есть зазор в 1 миллиметр, по сути, образующий небольшой изогнутый сегмент жидкой проволоки.
Кольца создают электрические индукторы, а зазоры создают электрические конденсаторы. Вместе они создают резонатор, который может улавливать и подавлять радиолокационные волны определенной частоты. Растяжение метакожи изменяет размер жидких металлических колец внутри и изменяет частоту, которую устройства подавляют.
Испытания показали, что радиолокационное подавление составляет около 75 процентов в диапазоне частот от 8 до 10 гигагерц, согласно статье. Когда объекты завернуты в метакожу, радиолокационные волны подавляются во всех направлениях падения и углах наблюдения.
«Поэтому эта технология метакожи отличается от традиционных стелс-технологий, которые часто уменьшают только обратное рассеяние, то есть мощность, отраженную обратно на зондирующий радар», - написали инженеры в своей статье.
Обсуждая технологию, Сонг взял планшет и вызвал изображение бомбардировщика-невидимки B-2. Однажды, по его словам, метакожа сможет покрыть поверхность самолетов-невидимок следующего поколения.
Но исследователи надеются на нечто большее - плащ-невидимку.
«Долгосрочная цель - уменьшить размер этих устройств», - сказал Донг. «Тогда, надеюсь, мы сможем сделать это с помощью более высокочастотных электромагнитных волн, таких как видимый или инфракрасный свет. Хотя для этого потребуются передовые технологии нанопроизводства и соответствующие структурные модификации, мы считаем, что это исследование подтверждает концепцию настройки и расширения частоты, а также подавления разнонаправленных волн с помощью метаматериалы кожного типа."