Маги и иллюзионисты заставляют вещи исчезать, умело используя ментальные заблуждения и отвлекающие маневры. Исследователи KIT, напротив, используют плащи-невидимки, основанные на законах физики. В последние годы были разработаны различные мантии-невидимки. Плащи-невидимки, например, делают объекты невидимыми, в то время как другие, кажется, пропускают тепло или звук без влияния.
Совершенно новый тип плаща-невидимки — это механический плащ, разработанный учеными KIT. Он предотвращает прикосновение к объекту.Плащ-невидимка создан на основе так называемого метаматериала, состоящего из полимера.
Его основные свойства определяются особой структурой. «Мы строим структуру вокруг объекта, который нужно скрыть. В этой структуре прочность определенным образом зависит от местоположения», — объясняет Тиемо Бакманн, KIT, первый автор статьи. «Точность компонентов в сочетании с размером всей конструкции была одним из больших препятствий на пути разработки механического плаща-невидимки». Метаматериал представляет собой кристаллический материал, структурированный с точностью до микрометра. Он состоит из конусов игольчатой формы, кончики которых сходятся.
Размер точек контакта рассчитывается точно для достижения желаемых механических свойств. Таким образом получается структура, через которую палец или измерительный инструмент не нащупывают дорогу.
В создаваемом плаще-невидимке в нижний слой вставлен жесткий цилиндр. В ее полость можно положить любые скрываемые предметы.
Если над жестким цилиндром поместить легкую пену или несколько слоев хлопка, к цилиндру будет труднее прикоснуться, но его все равно можно будет почувствовать как форму. Структура из метаматериала направляет силы касающегося пальца так, что цилиндр полностью скрывается. «Это как в сказке Ганса-Кристиана Андерсена о принцессе и горошине.
Принцесса чувствует горошину, несмотря на матрацы. Однако при использовании нашего нового материала одного матраса хватит, чтобы принцесса могла спокойно спать», — сказал он. Бакманн объясняет.Реализация такой мантии-невидимки довольно сложна.
После определения желаемых механических свойств основные физические уравнения математически инвертируются, чтобы сделать выводы относительно структуры метаматериала. С помощью этого метода можно планировать материалы, не встречающиеся в природе.
Примерами являются твердые тела, которые жесткие при давлении, но мягкие на сдвиг. Для изготовления из полимера применяется метод прямой лазерной записи KIT spinoff Nanoscribe.
Он обеспечивает требуемую точность по всей длине образца в несколько миллиметров.Плащ-невидимка представляет собой чисто физическое фундаментальное исследование, но через несколько лет может открыть двери для интересных приложений, поскольку позволяет производить материалы со свободно выбираемыми механическими свойствами.
Примеры: очень тонкие, легкие и все же удобные походные матрасы или ковры, скрывающие кабели и трубопроводы под ними.Технологический институт Карлсруэ (KIT) является публичной корпорацией в соответствии с законодательством земли Баден-Вюртемберг. Он выполняет миссию университета и миссию национального исследовательского центра Ассоциации Гельмгольца. Исследовательская деятельность сосредоточена на энергии, природной и антропогенной среде, а также на обществе и технологиях и охватывает весь диапазон, от фундаментальных аспектов до приложений.
В KIT работает около 9400 сотрудников, в том числе более 6000 сотрудников в сфере науки и образования, а также 24500 студентов. Это одно из крупнейших научно-исследовательских и образовательных учреждений в Европе.
Работа KIT основана на треугольнике знаний: исследования, обучение и инновации.