חומר לשיפור שדות מגנטיים

פרופסור מאוניברסיטת דיוק (דורהאם, צפון קרוליינה, ארה"ב) ירוסלב אורז'ומוב הציע שיטה להגברת הרכיב המגנטי של גלים אלקטרומגנטיים מבלי להגדיל את המרכיב החשמלי שלהם. העובדה היא שרקמות ביולוגיות לשדות מגנטיים הן שקופות, ומועיל ללמוד כיצד לחזק את המרכיב המגנטי של גלים אלקטרומגנטיים.

זה יפתח את הדרך ליצירת רכבות מרחפות בטוחות, לבניית מערכות העברת אנרגיה אלחוטיות חדשות, ולפתרון של מספר בעיות אחרות בהן יש צורך בשדות מגנטיים מתחלפים חזקים, ובאותה עת זה אמור להיות בטוח לבני אדם. מערכות חדשות יהיו חסכוניות ובטוחות יותר מהאנלוגים הקיימים.

כדי להשיג את התוצאה הרצויה, הציע ירוסלב אורז'ומוב להשתמש בחומר מטאקטיבי פעיל מבחינה מגנטית, שבגללו ניתן להשיג שדות מגנטיים חזקים מספיק באמצעות זרם נמוך יחסית. פיתרון כזה יפחית שדות חשמליים, במקרה זה טפילים, ויוצר מערכות אלקטרומגנטיות בטוחות וחזקות.

דוגמנות מספרית שנערכה על ידי ירוסלב וחבריו הראו כי עצמים מקרוסקופיים שנוצרו על בסיס חומרים מטמטיים בעלי חדירות מגנטית שלילית מסוגלים להגביר כוחות מגנטיים בשדות בתדר נמוך תחת מספר תנאים. חוקרים כינו תופעה זו תהודה פני השטח מגנטוסטטית, הדומה באופן עקרוני לתהודה פני השטח של פלסמון המתרחשת באופטיקה, המתבטאת בחומרים בעלי קבוע דיאלקטרי שלילי.

המטא-חומר שעוצב על ידי מדענים, המאופיין באניזוטרופיה גבוהה מאוד ומיוחדת, הוא בעל חדירות מגנטית שלילית בכיוון אחד, ובכל הכיוונים האחרים החדירות המגנטית חיובית. אם לשפוט לפי החישובים, העצמים המיוצרים יוכלו להגדיל בצורה חדה את השדה המגנטי בדיוק בגלל תהודה.

יישום תופעה זו במערכות הרמה מגנטית יגדיל את המסה של חפצים שהורמו פעמים רבות, ועלות החשמל, בהשוואה למקביליהם המסורתיים, לא תעלה. מחבר הפיתוח, סטודנט לשעבר של המכון לפיזיקה וטכנולוגיה במוסקבה, ירוסלב אורז'ומוב, בטוח בהצלחה.

מערכות חדשות של שליטה חריגה בכוחות מגנטיים בשדות אלקטרומגנטיים יכולות לעבוד באזורים אחרים, כמו פינצטה אופטית זעירה להחזקת אטומים, או כלי הנשק האלקטרומגנטיים האחרונים. זה עשוי לכלול גם מערכות טכנולוגיות WiTricityמשמש להעברת אנרגיה אלחוטית דרך שדה מגנטי פועם חזק, אשר אינם מזיקים לחלוטין לאדם וגם לבעלי חיים.

בהתאם לדגמים של ירוסלב, קבוצת ניסויים במכללת בוסטון (בוסטון, מסצ'וסטס, ארה"ב) יוצרת אב-טיפוס של חומר מטא-חומר שכזה, אפשר לומר, מגבר מגנטי.

באשר לתמסורת אלחוטית דרך שדות מגנטיים, לאחרונה, יחד עם מכון טויוטה, קבוצה של ירוסלב אורז'ומוב הדגימה העברת חשמל מעשית מאוד לאורך מרחק דרך שדות מגנטיים בתדר נמוך.

כדי לשפר את יעילות ההולכה, מדענים בנו סופרלנים מרובעים שהונחו בין המשדר למקלט. העדשה המרובעת כללה קוביות רבות המכוסות במוליכי ספירלה. המבנים שהתקבלו עם תכונה של מטא-חומרים האינטראקציה עם שדות מגנטיים העבירו אנרגיה בקונוס צר בעוצמה מירבית.

סליל - משדר - הונח בצד אחד של superlens, שלאורכו עבר זרם חילופין, ויצר שדה מגנטי לסירוגין. שדה מגנטי זה, כצפוי, צמצם את עוצמתו ביחס לכיכר המרחק מהמשדר, אולם, בזכות הסופר-עדשות, המשדר שנמצא בצד השני של אותו קיבל כמות מספקת של אנרגיה אפילו במרחק של 30 ס"מ. ללא שימוש בעדשת ביניים, מרחק השידור לא עלה על 7 6 ס"מ

המדען אמר כי תיבת הילוכים אלחוטית כזו באמצעות חומרים מטמטיים כבר בוצעה במעבדה של מיצובישי אלקטריק, אך רק במרחק שלא יעלה על גודל המשדר. כעת, תוך שימוש בשדות מגנטיים בדיוק, מושגות בטיחות ויעילות גבוהה. שדות מגנטיים אינם נקלטים חזק ברוב החומרים, יתר על כן, שדות מגנטיים על ידי אינדוקציה עד 3 T הם בטוחים, וכבר משמשים בטומוגרפיה.

בעתיד, על בסיס זה, יצירת גאדג'טים מיני אלחוטיים לגאדג'טים אלקטרוניים. עדשות סופר יתמקדו בשדות מגנטיים לטעינה של מכשיר מסוים, ופרמטרי העדשות יוכלו להשתנות, והמיקוד ינוע בחלל, למשל בעקבות הסמארטפון שהבעלים שלו מסביב בחדר, ומשנה כל הזמן את המיקום.

ראו גם בנושא:

היסטוריה של גילוי ואופי המגנטיות

ריחוף מגנטי. מה זה ואיך זה אפשרי?

כלוב פאראדיי. עבודה ויישום

העברת חשמל אלחוטית - שיטות בסיסיות