חומרים מן העתיד

חוקרים בפקולטה להנדסת מכונות פיתחו מודל חדש לצימוד תנע ושדה חשמלי. לפיתוח זה פוטנציאל שימושי בהסוואה אקוסטית

פרופ' גל שמואל

פרופ' גל שמואל

בפקולטה להנדסת מכונות בטכניון פותח מודל פיזיקלי חדש לשליטה בהתקדמות גלים אלסטיים – מודל העשוי להוביל ליישומים שונים ובהם הסוואה אקוסטית, חישה מוגברת ותיעול אנרגיה. את הפיתוח שפורסם בכתב העת Wave Motion הובילו פרופ' גל שמואל והפוסט-דוקטורנט רנה פרנס-סלומון, בשיתוף פעולה עם פרופ' נוריס (אוניברסיטת רטג'רס) ופרופ' הברמן (אוניברסיטת A&M).

חוקרי הטכניון פיתחו במסגרת המחקר קבוצה חדשה של מטא-חומרים, כלומר חומרים מהונדסים המפגינים תכונות שאינן מצויות בחומרים טבעיים. דוגמה לכך הם מטא-חומרים בעלי מסה אפקטיבית שלילית, כלומר – חומרים הנעים בכיוון ההפוך לכוח הפועל עליהם. כעת מציגה קבוצת הטכניון מטא-חומרים בעלי תכונה חדשה: אלקרומומנטום (electromomentum). במטא-חומרים אלו מתקיים צימוד בין התנע לשדה החשמלי הפועל עליהם באופן שאינו קיים בטבע. פירוש הדבר הוא שכאשר מפעילים עליהם שדה חשמלי, החומר מפתח תנע. מאזן התנע בגוף קובע כיצד אנרגיה תזרום בו בצורת גלים אלסטיים. לכן, התכונה החדשה מאפשרת שליטה על זרימת האנרגיה ועל התפתחות הגלים, זאת באמצעות שליטה חשמלית בתנע.

רנה פרנס-סלומון

רנה פרנס-סלומון

לתגלית זו משמעויות יישומיות שונות ובהן הסוואה אקוסטית; הסתרת עצם מתרחשת כאשר נוצרים סביבו גלים הזהים לגלים שהיו נוצרים בהעדרו. תכונת האלקטרומומנטם מקרבת אותנו ליכולת לחקות סביבה כזאת באמצעות השליטה בגלים שהעצם יוצר.

המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע, האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים, הקרן הדו-לאומית למדע ארצות הברית-ישראל (BSF) ומשרד המדע והטכנולוגיה.

 

 

איור סכמטי של מערכת המציגה את אפקט האלקטרומומנטום. כאשר אלמנט פיאזואלקטרי אסימטרי נתון לגלים נכנסים (חץ כחול באיור) הוא מעביר חלק מהגל (חץ ירוק) ומחזיר חלק אחר (חץ אדום). באמצעות השדה החשמלי המופעל עליו (מעגל פתוח, צד ימין; מעגל סגור, צד שמאל) אפשר לשלוט בפאזה של הגל המוחזר, ושליטה זו שונה להחזרות מימין ולהחזרות משמאל.

איור סכמטי של מערכת המציגה את אפקט האלקטרומומנטום. כאשר אלמנט פיאזואלקטרי אסימטרי נתון לגלים נכנסים (חץ כחול באיור) הוא מעביר חלק מהגל (חץ ירוק) ומחזיר חלק אחר (חץ אדום). באמצעות השדה החשמלי המופעל עליו (מעגל פתוח, צד ימין; מעגל סגור, צד שמאל) אפשר לשלוט בפאזה של הגל המוחזר, ושליטה זו שונה להחזרות מימין ולהחזרות משמאל.

למאמר בכתב העת Wave Motion  לחצו כאן

לאתר מעבדתו של פרופ' גל שמואל – לחצו כאן