Хранение и выпуск механических волн без потери энергии

Световые и звуковые волны лежат в основе энергетики и передачи сигналов и фундаментальной некоторые из наших самых основных технологий-от сотовых телефонов до двигателей. Ученые, однако, еще только предстоит разработать метод, который позволяет хранить волна нетронутыми в течение неопределенного периода времени, а затем направить его на нужном месте по требованию. Такое развитие событий значительно облегчило бы возможность манипулировать волн для различных желаемых целей, включая сбор энергии, квантовые вычисления, структурная целостность контроля, хранения информации и многое другое.

В недавно опубликованной в журнале достижений науки, группа исследователей, возглавляемая Андреа кроме того, основатель и директор фотоники инициативу на передовой научно-исследовательский центр (АСРК) в аспирантуре Центра, куни, и Массимо Ruzzene, профессор аэронавтики инженерии в технологическом институте Джорджии, было экспериментально показано, что можно эффективно улавливать и хранить волна нетронутыми затем направляют его к определенному месту.

«Наш эксперимент доказывает, что нетрадиционные формы возбуждения откроет новые возможности для усиления контроля за распространение и рассеяние волн», — сказал кроме. «Тщательно пошив одежды в зависимости от времени возбуждения, его можно обмануть волна будет эффективно хранится в полости, и затем отпустите ее по требованию в нужном направлении».

Методология

Чтобы достичь своей цели, ученым пришлось изобрести способ для изменения основного взаимодействия между волнами и материалов. Когда световая или звуковая волна встречает препятствие, она частично поглощается или отражается и рассеивается. Процесс поглощения немедленно влечет за собой преобразование волны в тепловую или другие формы энергии. Материалы, которые не поглощают волны только отражают и рассеивают их. Целью ученых было найти способ, чтобы имитировать процесс поглощения без преобразования волны в другие формы энергии и вместо того, чтобы хранить его в материале. Эта концепция, теоретически введена два года назад АСРК группы, известен как последовательный виртуальный поглощения.

Чтобы доказать свою теорию, исследователи рассуждали, что им нужно адаптировать волн эволюции во времени, так что, когда они вступали в контакт с не-abosorbing материалов, они не будут отражены, рассеянные или переданные. Это позволит не допустить волны падающего на структуру побега, и это будет эффективно в ловушке внутри, как будто это были покрыты. Затем сохраненные волны могут быть освобождены по требованию.

Во время эксперимента исследователям размножается два механических волн, распространяющихся в противоположных направлениях вдоль волновода бар сталь углерода, содержащегося в полости. Изменения во времени каждой волны были тщательно контролируется, чтобы гарантировать, что полость сохранит все набегающих энергии. Затем, остановив возбуждения или отстройку одной из волн, они были в состоянии контролировать высвобождение накопленной энергии и направить его в требуемом направлении по требованию.

«Пока мы запустили наши пробного эксперимента с использованием упругих волн, распространяющихся в твердом материале, то наши выводы также применимы для радиоволн и света, предлагая захватывающие перспективы для энергоэффективного уборки, беспроводной передачи энергии, низкая-энергия Фотоника, и, как правило, усиливается контроль за распространением волны», — сказал Ruzzene.

Финансирование Научных Исследований

Это исследование финансировалось Управлением военно-воздушные силы научных исследований, Национальным научным фондом и Фондом Саймонса.