Мантия-невидимка из фильма «Гарри Поттер» и истребители-стелс, ускользающие от радаров, имеют общую черту: они делают объекты невидимыми, даже когда те присутствуют. Южнокорейская исследовательская группа пошла ещё дальше, разработав технологию, которая может лучше скрывать объекты от радиоволн по мере растяжения и движения. Ожидается, что это откроет новые возможности для мобильных роботов, носимых устройств и технологий невидимости следующего поколения.
Корейский передовой институт гуманитарных и социальных наук (KAIST) объявил, что исследовательская группа под руководством профессора Хен-су Кима и профессора Сан-Ху Пака с кафедры машиностроения разработала ключевую технологию для растягиваемой «маскировки» следующего поколения на основе «жидкометаллических композитных чернил (LMCP)».
Эта технология может поглощать или блокировать электромагнитные волны.
Для реализации технологии маскировки необходимо иметь возможность свободно управлять светом или радиоволнами на поверхности объекта. Традиционные металлические материалы жёсткие и не очень эластичные, легко ломаются при сильном растяжении. Именно поэтому их сложно применять в электронике, которая крепится к телу, или в роботах, способных свободно менять форму.
Разработанные исследовательской группой чернила на основе жидкого металла могут растягиваться до 12 раз от своей первоначальной длины без потери электропроводности. Они также продемонстрировали высокую стабильность, практически не подвержены коррозии и ухудшению характеристик даже после воздействия воздуха в течение почти года. В отличие от обычных металлов они мягкие, как резина, сохраняя при этом все функциональные возможности металла.
Южнокорейская исследовательская группа разработала технологию, которая может лучше скрывать объекты от радиоволн по мере растяжения и движения.
Эти уникальные свойства стали возможными благодаря тому, что по мере высыхания чернил частицы жидкого металла внутри соединяются, самоорганизуясь в сетчатую металлическую структуру, которая одновременно обладает пластичностью жидкости и прочностью металла. При использовании чернил для печати повторяющихся микроузоров создаётся «метаматериал», который реагирует на радиоволны заданным образом при контакте.
Метаматериалы — это искусственно созданные вещества, не встречающиеся в природе. Типичным примером является материал, который, в отличие от обычных материалов, сжимающихся вертикально при горизонтальном растяжении, также расширяется вертикально. Метаматериалы преодолевают ограничения существующих материалов, что приводит к разработке новых веществ.
Как заявлено, метод изготовления LMCP не требует сложных процессов, таких как высокотемпературная запекание или лазерная обработка: достаточно просто нанести рисунок методом печати или покраски, а затем высушить.
Это позволяет создавать гладкие, однородные металлические узоры без пятен и трещин, которые часто возникают при высыхании жидкостей.
Для демонстрации характеристик «жидкометаллических композитных чернил» исследовательская группа создала первый в мире «растяжимый метаматериальный поглотитель», свойства поглощения радиоволн которого изменяются в зависимости от степени растяжения.
Просто нанеся рисунок чернилами и растянув его, как резину, тип поглощаемых им радиоволн (диапазон частот) изменяется. Это демонстрирует потенциал для создания технологий маскировки, которые могут лучше скрывать объекты от радаров или сигналов связи в зависимости от ситуации.
Эта новаторская технология электронных материалов одновременно удовлетворяет требованиям растяжимости, проводимости, долговременной стабильности, простоты процесса и контроля электромагнитных волн.
Просто нанеся рисунок чернилами и растянув его, как резину, тип поглощаемых им радиоволн (диапазон частот) изменяется.
Профессор Хен-су Ким заявил: «Теперь мы можем реализовывать электромагнитные функции с помощью простой печати, без сложного оборудования. Мы ожидаем, что это найдёт применение в различных технологиях будущего, таких как роботизированная кожа, носимые устройства и технологии радиолокационной невидимости в оборонном секторе».
Разработка LMCP — очередное достижение южнокорейских ученых в сфере создания высокотехнологичной маскировки. Ранее появились сообщения о том, что исследовательская группа под руководством профессора Джунсука Ро с кафедры машиностроения и химической инженерии, и профессора Хена Ли с кафедры материаловедения и инженерии Корейского университета впервые в мире успешно осуществила массовое производство металинз для видимого спектра света. «Это поднимает исследования метаматериалов, которые застряли на стадии исследований, на уровень промышленного производства», — заявил профессор Ро.
Металинзы — это сверхтонкие, практически невесомые плоские линзы, которые могут свободно преломлять или фокусировать свет в любом направлении и в любой степени, что позволяет создавать желаемые изображения без помощи тяжёлых линз толщиной в несколько сантиметров.
Такие свойства металинз — результат использования метаповерхностей, представляющих собой группу искусственных антенн, которые управляют оптическим откликом падающего света, включая его амплитуду, фазу и поляризацию.
Однако производство металинз, требовавшее сверхточных технологий, было непомерно дорогим. Группа исследователей из Корейского университета преодолела эти производственные ограничения, комбинируя фотолитографию, которая вытравливает узоры на подложке с помощью света, и наноимпринтную литографию, которая использует штамп с наноструктурами для их печати на подложке.
«Благодаря сочетанию этих двух технологий высокоэффективные металинзы можно производить массово с помощью простого процесса», — утверждают южнокорейские учёные. Они также подтвердили, что созданные металинзы корректно функционируют при использовании с устройством виртуальной реальности (VR). «Это самая передовая технология в мире, — заявил профессор Ро. — Мы первыми добились успеха в массовом производстве металинз».
Перевод Виктора Симионова
по материалам сайта https://www.dongascience.com
