Розумна модель матеріалів, яка суперечить законам руху Ньютона

Розумна модель матеріалів, яка суперечить законам руху Ньютона

Інноваційний метаматеріал із нетрадиційними властивостями використовує електричні сигнали для керування напрямком та інтенсивністю енергетичних хвиль, що проходять через тверде тіло. Цей інноваційний метаматеріал, який має одну щільність маси, пропонує відхід від другого закону Ньютона, оскільки сила та прискорення не діють в одному напрямку. Хуанг передбачає широкий спектр застосувань від військових і комерційних цілей, таких як керування радіолокаційними хвилями або управління вібрацією від турбулентності повітря в літаках, до цивільних застосувань, таких як моніторинг стану таких конструкцій, як мости та трубопроводи.

Дослідники з Університету Міссурі розробили прототип невеликого, легкого енергетичного метаматеріалу, який може контролювати напрямок та інтенсивність енергетичних хвиль.

Професор Guoliang Huang з Університету Міссурі розробив прототип метаматеріалу, який може контролювати напрямок та інтенсивність енергетичних хвиль за допомогою електричних сигналів. Інноваційний матеріал має потенційне застосування у військовому та комерційному секторах, а також може використовуватися для моніторингу стану конструкції мостів і трубопроводів.

Понад 10 років Гуолян Хуанг, Хубер і Хелен Крофт, кафедра інженерії в Університеті Міссурі, досліджували нетрадиційні властивості “[{” attribute=””>metamaterials” — an artificial material that exhibits properties not commonly found in nature as defined by Newton’s laws of motion — in his long-term pursuit of designing an ideal metamaterial.

Huang’s goal is to help control the “elastic” energy waves traveling through larger structures — such as an aircraft — without light and small “metastructures.”

Prototype Metamaterial Uses Electrical Signals To Control Energy Waves

The prototype metamaterial uses electrical signals transported by these black wires to control both the direction and intensity of energy waves passing through a solid material. Credit: University of Missouri

“For many years I’ve been working on the challenge of how to use mathematical mechanics to solve engineering problems,” Huang said. “Conventional methods have many limitations, including size and weight. So, I’ve been exploring how we can find an alternative solution using a lightweight material that’s small but can still control the low-frequency vibration coming from a larger structure, like an aircraft.”

Guoliang Huang

Guoliang Huang. Credit: University of Missouri

Now, Huang’s one step closer to his goal. In a new study published in the Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) on May 18, Huang and colleagues have developed a prototype metamaterial that uses electrical signals to control both the direction and intensity of energy waves passing through a solid material.

Potential applications of his innovative design include military and commercial uses, such as controlling radar waves by directing them to scan a specific area for objects or managing vibration created by air turbulence from an aircraft in flight.

“This metamaterial has odd mass density,” Huang said. “So, the force and acceleration are not going in the same direction, thereby providing us with an unconventional way to customize the design of an object’s structural dynamics, or properties to challenge Newton’s second law.”

This is the first physical realization of odd mass density, Huang said.

“For instance, this metamaterial could be beneficial to monitor the health of civil structures such as bridges and pipelines as active transducers by helping identify any potential damage that might be hard to see with the human eye.”

Reference: “Active metamaterials for realizing odd mass density” by Qian Wu, Xianchen Xu, Honghua Qian, Shaoyun Wang, Rui Zhu, Zheng Yan, Hongbin Ma, Yangyang Chen and Guoliang Huang, 18 May 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2209829120

Other MU contributors include Qian Wu, Xianchen Xu, Honghua Qian, Shaoyun Wang, Zheng Yan and Hongbin Ma. Grants from the Air Force Office of Scientific Research and the Army Research Office funded the research.

READ  Зіткнення астероїда перемістило північний і південний полюси Місяця приблизно на 286 миль протягом 4,25 мільярдів років.

You May Also Like

About the Author: Monica Higgins

"Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер"

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *