Более 10 лет Гуолян Хуанг, заведующая кафедрой инженерии Хубера и Хелен Крофт в Университете Миссури, исследует нетрадиционные свойства «метаматериалов» — искусственного материала, обладающего свойствами, не встречающимися в природе в соответствии с законами Ньютона. движения — в его давней погоне за созданием идеального метаматериала.

Цель Хуанга — помочь контролировать «упругие» энергетические волны, проходящие через более крупные структуры, такие как самолет, без света и небольших «метаструктур».

«В течение многих лет я работал над тем, как использовать математическую механику для решения инженерных задач», — сказал Хуанг. «Обычные методы имеют много ограничений, включая размер и вес. Поэтому я изучал, как мы можем найти альтернативное решение с использованием легкого материала, который имеет небольшие размеры, но все же может контролировать низкочастотную вибрацию, исходящую от более крупной конструкции, такой как самолет. .»

Теперь Хуан на один шаг ближе к своей цели. В новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, Хуанг и его коллеги разработали прототип метаматериала, который использует электрические сигналы для управления как направлением, так и интенсивностью энергетических волн, проходящих через твердый материал.

Потенциальные применения его инновационной конструкции включают военное и коммерческое использование, например, управление радиолокационными волнами путем направления их на сканирование определенной области в поисках объектов или управление вибрацией, создаваемой воздушной турбулентностью от самолета в полете.

«У этого метаматериала странная плотность массы», — сказал Хуанг. «Итак, сила и ускорение не движутся в одном и том же направлении, тем самым предоставляя нам нетрадиционный способ настройки дизайна структурной динамики объекта или свойств, чтобы бросить вызов второму закону Ньютона».

По словам Хуанга, это первая физическая реализация нечетной плотности массы.

«Например, этот метаматериал может быть полезен для мониторинга состояния гражданских конструкций, таких как мосты и трубопроводы, в качестве активных датчиков, помогая выявлять любые потенциальные повреждения, которые трудно увидеть человеческим глазом».