Революционна технология без гравитация: Нов материал задвижва магнитната левитация (видео)

Ваня Милева Последна промяна на 10 април 2024 в 00:00 6271 0

Графитни композитни плочи

Кредит S. Tian, K. Jadeja et al.

Графитни композитни плочи

Използвайки графит, учени създават левититаща платформа, която не изисква външно захранване.

Материалите, които левитират, могат да висят в стабилна позиция без необходимост от механична или физическа помощ. Магнитните полета предизвикват най-разпространения вид левитация.

Използвайки графит и магнити, учени са създали плаваща платформа, която работи във вакуум. Те проявяват диамагнитна левитация в пасивен режим на масивен осцилатор в сантиметров мащаб, което са успели да направят, гарантирайки, че материалът е електрически изолатор, въпреки че е много диамагнитен.

Тази левитираща платформа е забележителна, тъй като работи с вътрешни източници на енергия и може да помогне за конструирането на ултрачувствителни сензори за невероятно точни и ефективни оценки.

Прилагането на външно магнитно поле към диамагнитни материали ги кара да генерират магнитно поле в обратна посока, което води до отблъскваща сила.

В резултат на това диамагнитните обекти "плават" над интензивни магнитни полета. В маглев влаковете например левитацията се постига чрез прилагане на силно магнитно поле, генерирано от мощни свръхпроводящи магнити, към диамагнитни материали, които привидно се противопоставят на гравитацията .

Магнитите силно отблъскват графита. Посредством химическо прахово покритие със силициев диоксид, съдържащ микроскопични графитни зърна изследователите комбинират покриващия прах с восък, за да създадат тънка квадратна плоча с размер на сантиметър, която се рее над решетка от магнити.

Предизвикателство е да се създаде плаваща платформа без нужда от енергия. Основният проблем е феномен, известен като "вихрово затихван", което кара платформата постепенно да губи енергия. Представете си го като съпротивлението на въздуха, което забавя въртящ се пумпал.

Учените от Окинавски институт за наука и технологии OIST са си поставили за цел да създадат платформа с безкраен капацитет за съхранение на енергия. Това крие голям потенциал за разработването на нови сензори за сила и гравитация.

Има обаче още проблеми. Единият е "енергията на движението" (motional energy), по същество движението на платформата. Може дори да помогне при изследването на малки квантови явления, ако можем да намалим движението му.

Така че, за да направят перфектна плаваща платформа, учените трябва да разрешат проблемите с затихването на вихровите вълни и енергията на движението. За да преодолеят това, учените се фокусират върху разработването на ново вещество, направено от графит. Те превръщат графита в електрически изолатор, като го модифицират химически. Тази промяна не причинява допълнителни загуби на енергия и позволява на материала да левитира във вакуум .

Учените наблюдават мобилността на платформата в реално време, докато е в експериментална конфигурация. Въз основа на тези данни в реално време, те намаляват скоростта на платформата чрез прилагане на обратна магнитна сила, която ефективно я охлажда и забавя значително.

"Топлината причинява движение, но ние можем да намалим това движение чрез непрекъснат мониторинг и на обратна връзка в реално време под формата на коригиращи действия към системата. Обратната връзка регулира скоростта на затихване на системата, което е колко бързо тя губи енергия. Чрез активно контролиране на затихването, ние намаляваме кинетичната енергия на системата, ефективно охлаждайки я,” обяснява проф. Туамли.


Графитната композитна плоча се клати над магнитите дълго време, но губи енергия с течение на времето поради триенето на въздуха.

"Ако бъде охладена достатъчно, нашата левитираща платформа може да надмине дори най-чувствителните атомни гравиметри, разработени до момента. Това са авангардни инструменти, които използват поведението на атомите за прецизно измерване на гравитацията. Постигането на това ниво на прецизност изисква прецизни инженерни решения за изолиране на платформата от външни смущения като вибрации, магнитни полета и електрически шум. Нашата текуща работа се фокусира върху усъвършенстването на тези системи, за да отключим пълния потенциал на тази технология."

Справка: S. Tian, K. Jadeja et al. Feedback cooling of an insulating high-Q diamagnetically levitated plate. Applied Physics Letters. DOI: 10.1063/5.0189219

Източник: Revolutionizing gravity-free tech: Novel material propels magnetic levitation, Amit Malewar, ТechЕxplorist

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !