Powłoka z metamateriału może być przydatna w ultrasonografii
INFORMATOR. Świat
naukawpolsce.pl | dodane 12-01-2011
Fot. NCI
Naukowcy z University of Illinois zbudowali powłokę umożliwiającą "niewidzialność" pod wodą. Materiał pochłania ultradźwięki, stosowane w sonarach - poinformował portal University of Ilinois.
Zespół naukowców z University of Illinois pod kierownictwem prof. inżynierii i mechaniki Nicholasa Fanga, skonstruował model powłoki całkowicie uniemożliwiającej właściwe działanie urządzeń naprowadzania akustycznego do wykrywania okrętów podwodnych. Tworzywo składa się z koncentrycznych pierścieni, z których każdy posiada prostokątne wypukłości różnej wielkości, poprzerywane małymi jamkami. Każdy z pierścieni posiada inny indeks akustyczny, a wszystkie służą do wygaszania fal akustycznych. Powłokę tą skonstruowano z metamateriału.
Metamateriał to materiał, w którym właściwości zależą od struktury w skali większej niż cząsteczkowa, nie zaś tylko od skali cząsteczkowej. Metamateriały są konstruowane sztucznie, jako że ich własności nie mają materiały naturalne. Jeśli metamateriał ma wpływać na falę elektromagnetyczną, wówczas musi zawierać struktury o wielkości porównywalnej z długością tej fali. Z kolei wykonany dla rozpraszania fal akustycznych jest zbudowany z warstw rozpraszających fale o różnej długości. Metamateriałem dla światła widzialnego jest opal, w którym sztucznie umieszczone kulki krystobalitu rozpraszają światło widzialne.
"Najprościej mówiąc, materiał skonstruowany jest z małych sześcianów poprzerywanych jamkami. Są one połączone koncentrycznymi, pierścieniowatymi kanalikami. Ultradźwięki są wygaszane w jamkach i na sześcianach oraz przyspieszane w koncentrycznych kanalikach. W ten sposób fale ultradźwiękowe wygaszają się, podobnie jak w czystym środowisku wodnym, bez żadnych obiektów pod powierzchnią" - mówi prof. Nicholas Fang.
Aby wypróbować powłokę, pokryto nią stalowy cylinder, który umieszczono w zbiorniku, w którym znajdował się aktywny sonar. Nie odnalazł on cylindra w zbiorniku. Jak twierdzi Fang, struktura i właściwości obiektu, który pragnie się ukryć przed systemem sonarowym nie odgrywa roli - powłoka działa równie dobrze w przypadku obiektów o zwartej budowie jak metalowe walce oraz cienkościennych i pustych jak np. małe opakowania. Powłoka oferuje "niewidzialność" dla sonarów i urządzeń naprowadzania działających zakresie ultradźwięków od 40 do 80 kHz; według naukowców możliwe jest też takie jej zmodyfikowanie, aby działała także w zakresach megahercowych.
Według zespołu Fanga dla powłoki możliwe są nie tylko zastosowania militarne - choć odkryciem interesuje się bardzo Departament Obrony USA - ale także cywilne np. medyczne. Skorzystać by mogła na tym używająca ultradźwięków ultrasonografia, która jest jedną najczęściej spotykanych technik obrazowania medycznego, ale wiele czynników (np. endoprotezy) rozprasza i odbija wtórnie fale, powodując, że badanie jest niedokładne. Powłoka z materiału opracowanego przez grupę Fanga, pozwoliłaby uniknąć tych istotnych błędów w trakcie badań.
Zespół naukowców z University of Illinois pod kierownictwem prof. inżynierii i mechaniki Nicholasa Fanga, skonstruował model powłoki całkowicie uniemożliwiającej właściwe działanie urządzeń naprowadzania akustycznego do wykrywania okrętów podwodnych. Tworzywo składa się z koncentrycznych pierścieni, z których każdy posiada prostokątne wypukłości różnej wielkości, poprzerywane małymi jamkami. Każdy z pierścieni posiada inny indeks akustyczny, a wszystkie służą do wygaszania fal akustycznych. Powłokę tą skonstruowano z metamateriału.
Metamateriał to materiał, w którym właściwości zależą od struktury w skali większej niż cząsteczkowa, nie zaś tylko od skali cząsteczkowej. Metamateriały są konstruowane sztucznie, jako że ich własności nie mają materiały naturalne. Jeśli metamateriał ma wpływać na falę elektromagnetyczną, wówczas musi zawierać struktury o wielkości porównywalnej z długością tej fali. Z kolei wykonany dla rozpraszania fal akustycznych jest zbudowany z warstw rozpraszających fale o różnej długości. Metamateriałem dla światła widzialnego jest opal, w którym sztucznie umieszczone kulki krystobalitu rozpraszają światło widzialne.
"Najprościej mówiąc, materiał skonstruowany jest z małych sześcianów poprzerywanych jamkami. Są one połączone koncentrycznymi, pierścieniowatymi kanalikami. Ultradźwięki są wygaszane w jamkach i na sześcianach oraz przyspieszane w koncentrycznych kanalikach. W ten sposób fale ultradźwiękowe wygaszają się, podobnie jak w czystym środowisku wodnym, bez żadnych obiektów pod powierzchnią" - mówi prof. Nicholas Fang.
Aby wypróbować powłokę, pokryto nią stalowy cylinder, który umieszczono w zbiorniku, w którym znajdował się aktywny sonar. Nie odnalazł on cylindra w zbiorniku. Jak twierdzi Fang, struktura i właściwości obiektu, który pragnie się ukryć przed systemem sonarowym nie odgrywa roli - powłoka działa równie dobrze w przypadku obiektów o zwartej budowie jak metalowe walce oraz cienkościennych i pustych jak np. małe opakowania. Powłoka oferuje "niewidzialność" dla sonarów i urządzeń naprowadzania działających zakresie ultradźwięków od 40 do 80 kHz; według naukowców możliwe jest też takie jej zmodyfikowanie, aby działała także w zakresach megahercowych.
Według zespołu Fanga dla powłoki możliwe są nie tylko zastosowania militarne - choć odkryciem interesuje się bardzo Departament Obrony USA - ale także cywilne np. medyczne. Skorzystać by mogła na tym używająca ultradźwięków ultrasonografia, która jest jedną najczęściej spotykanych technik obrazowania medycznego, ale wiele czynników (np. endoprotezy) rozprasza i odbija wtórnie fale, powodując, że badanie jest niedokładne. Powłoka z materiału opracowanego przez grupę Fanga, pozwoliłaby uniknąć tych istotnych błędów w trakcie badań.
Poinformuj znajomych o tym artykule:
REKLAMA
Inne w tym dziale:
- Podnośniki koszowe, usługi dźwigowe. Bydgoszcz REKLAMA
- Żylaki. Leczenie żylaków kończyn dolnych. Bydgoszcz, Inowrocław, Chojnice, Tuchola. REKLAMA
- Ortopeda. Chirurgia ortopedyczna. Medycyna sportowa. Warszawa REKLAMA
- Niemcy. Multigenowy test raka piersi refundowany przez kasy chorych
- PE. Pisemne oświadczenie w sprawie zwalczania raka piersi w Unii Europejskiej
- Pod względem liczby popełnianych błędów odwodnieni kierowcy nie ustępują nietrzeźwym!
- Im niżej, tym lepiej - najnowsze wyniki badań wskazują, że ryzyko zawałów serca i udarów mózgu jest tym niższe, im niższy jest poziom cholesterolu LDL
- Zdrowa dieta bez mięsa
- Alkaptonuria - rzadka choroba czarnych kości. Nieznane wyniszczające schorzenie, pacjenci bez rozpoznania
- Brytyjczycy wolą bezpieczne metody leczenia
- Strefy wolne od dymu tytoniowego sprzyjają zdrowiu dzieci
- Choroby, które zabijają ponad 2 miliony ludzi rocznie
- Poprawa kondycji fizycznej może przyczynić się do szybszego powrotu do zdrowia kobiet z rakiem piersi
- Wszystkie w tym dziale
REKLAMA
