استعراض

في الآونة الأخيرة، طور فريق من المهندسين في جامعة تافتس في الولايات المتحدة سلسلة من الطباعة 3D فائقة المادية، هذه ارء لها الميكروويف فريد أو الخصائص البصرية.

خلفية

المادة الخارقة (المادة الخارقة)، يشير يتحقق عموما من خلال تصميم هيكل الصناعي، المواد المركبة ذات خصائص فيزيائية استثنائية من مواد طبيعية ليس لديهم. على سبيل المثال، المادة الخارقة قد تلاعب الأمواج الضوئية والأمواج الصوتية، والموجات الكهرومغناطيسية، بحيث يغير طبيعة عموما، وهذا التأثير هو غير ممكن مع المواد التقليدية. تستمد المواد الغريبة من خصائص فريدة من نوعها من البنية الفوقية والأبعاد. وعادة ما لديه ميزة هندسية في نمط تكرار، وحجم المجهرية هو أقل من الطول الموجي للطاقة التي يمكن أن يتم الكشف عن أو المتضررة.

عن قرب صور ارء (المصدر: تيموثي Sleasman)

وتشمل المواد نموذجية LHM السوبر، وضوح الشمس الضوئية، المواد المغناطيسية فائقة والماء ومثل المعادن، وغالبا ما تظهر "استثنائي" في الخصائص الفيزيائية مثل سلبية النفاذية، السماحية السلبية، معامل الانكسار السلبي.

معامل الانكسار السلبي الرسم البياني (المصدر: ويكيبيديا)

اليوم، أصبحت المادة الخارقة شعبية جدا ومجموعة واسعة جدا من تطبيقات التكنولوجيا المتطورة. وتشمل التطبيقات بما وارء البصرية، والمعدات الطبية، والفضاء، وأجهزة الاستشعار والرصد البنية التحتية، ذكي لإدارة الطاقة الشمسية، قبة الرادار، هوائي الرادار والتكنولوجيا الشبح الصوتية، واستخدام الحرارة المفقودة، تيراهيرتز، والالكترونيات الدقيقة، المواد الماصة، التكنولوجيا الثلاثية الأبعاد .

مصنوعة من المادة الخارقة "سامسونج الخفي الجلد عباءة" (المصدر: مختبر بيركلي)

دون الحاجة إلى أشباه الموصلات الأجهزة الدقيقة جعلت من المادة الخارقة (المصدر: جامعة كاليفورنيا، سان دييغو تطبيقات الكهرومغناطيسية المجموعة)

IR الارسال قد تستخدم الحرارة المهدورة التي تنتجها المادة الخارقة (المصدر: مرجع [2])

المادة الخارقة وجود افتتاح تقاطع على شكل قد تختلف تيراهيرتز زاوية شعاع. (المصدر: جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس)

سوف عدسة المادة الخارقة جدا تتألف من المستقبل سيكون أكثر النظارات خفيفة الوزن والكاميرات. (المصدر: جامعة كولومبيا)

الطباعة 3D هي التكنولوجيا النماذج الأولية السريعة. لأنه يقوم على ملف نموذج رقمي، مثل استخدام المعادن المسحوقة أو البلاستيك قد تكون مادة لاصقة، لبناء طبقة الكائن وضع الطباعة طبقة.

الروبوت العنكبوت مع قدرات الطباعة 3D (المصدر: سيمنز)

طباعة كائن 3D (المصدر: مارك ستون / جامعة واشنطن)

ومع ذلك، 3D الطباعة التكنولوجيا الجديدة السلف من هذا القبيل، على نطاق أصغر لخلق أشكال أكثر المادة الخارقة وأنماط تصبح ممكنة.

ابتكار

مؤخرا، جامعة تافتس (جامعة تافتس) من منتخب الولايات المتحدة من المهندسين وضعت سلسلة من الطباعة 3D فائقة المادية. هذه الميكروويف أو مواد ذات خصائص بصرية فريدة من نوعها أن وراء المواد البصرية أو الإلكترونية التقليدية جدا لا يمكن أن يتحقق.

(: مرجع [3] المصدر) التصنيع تدفق التخطيطي

على حد سواء، ومن المتوقع تكنولوجيا الطباعة 3D في الحاضر والمستقبل، طور الباحثون طريقة لإنتاج عرض لتوسيع نطاق التصميم الهندسي والمواد المركبة، وجعل الجهاز مع الخصائص البصرية الجديدة. في حالة واحدة، ورسم الباحثون الإلهام من العين العث مركب، وخلق نصف الكرة الأرضية مثل جهاز، قادرة على استيعاب موجات مختارة من الإشارات الكهرومغناطيسية من أي اتجاه.

(المصدر: Hojat نجاد)

عيونا ميجو امتصاص (المصدر: مرجع [3])

ونشرت الدراسة في 8 أبريل على الوثاب الطبيعة نشرت "مايكروسيستمز وهندسة النانو (مايكروسيستمز وهندسة نانوية)" المجلات.

تكنولوجيا

في هذه الدراسة، نانو مختبر في باحثون من جامعة تافتس يصف استخدام الطباعة 3D، وطلاء المعادن والحفر برنامج التصنيع الهجين، إنشاء الطول الموجي في نطاق الموجات الدقيقة، مع هندستها معقدة وميزات جديدة يتعلق بما وارء.

على سبيل المثال، لأنها تخلق مجموعة والصغرى هياكل على شكل الفطر، كل هيكل في الجزء العلوي من الساق لديه مرنان صغيرة معدنية منقوشة. هذا الترتيب معين هو من هذا القبيل أن وتيرة محددة من الميكروويف يتم امتصاصه، اعتمادا على هندسة "فطر" المختارة وتباعد بهم. استخدام هذا الاستشعار المادة الخارقة للتشخيص الطبي، وهوائي الاتصالات، وتطبيقات التصوير كاشف له قيمة هامة.

اسطواني على شكل الفطر MEGO (المصدر: مرجع [3])

وقد وضعت مؤلفين آخرين ويشمل هذا الجهاز العاكس مكافئ، والتي يمكن أن تمتص بشكل انتقائي ونقل تردد معين. هذا المفهوم من خلال الجمع بين هذا انعكاس وتصفية قدرات لتبسيط جهاز بصري متكامل.

عملية تصنيع MEGO الطائرة الكائن العاكس (المصدر: مرجع [3])

وقال معهد أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب في جامعة تافتس، زعيم مختبر تكنولوجيا النانو، ومؤلف كتاب المقابلة من هذه الورقة سمير Sonkusale: "إن قدرة ميزة فائقة دمج هي مادة مفيدة جدا يمكننا استخدام هذه المواد للحد من الطيف وغيرها. حجم البصرية معدات القياس، بحيث يمكن أن تكون مصممة لدراسات ميدانية المحمولة ".

"3D عملية التصنيع" من وراء المنتج ملزمة الركيزة "نمط المعالجة البصرية أو الإلكترونية" شكلت والمؤلفين الذين يشار إليهم باسم "جزءا لا يتجزأ هندسي البصريات المادة الخارقة (MEGO)." 3D الطباعة التكنولوجيا لخلق نمط من الأشكال الأخرى، والأحجام، والاتجاهات قد تكون MEGO المستخدمة التفكير بطرق تقليدية لإنتاج طريقة الصعب المنفذة إنشاء الاستيعاب، وتعزيز، أو منحنية تعكس موجات مختلفة.

حاليا، مجموعة من التقنيات يمكن أن تستخدم للطباعة 3D. الدراسة استخدمت المجسمة الحالية، والتي تركز الضوء، الراتنج photocurable بلمرة إلى الشكل المطلوب. أخرى 3D تقنيات الطباعة، مثل البلمرة ثنائية الفوتون، يمكن أن توفر ما يصل إلى 200 دقة الطباعة نانومتر، مما ينتج عنه المادة الخارقة الدقيقة، وهذه المواد يمكن الكشف عن والتلاعب في الإشارات الكهرومغناطيسية الطول الموجي أقصر، بما في ذلك الضوء المرئي أو حتى متوقع.

قيمة

وقال خريج Sankusale مختبر في جامعة تافتس كلية الهندسة، والمؤلف الرئيسي للورقة أيدين صادقي: "إن إمكانات 3D الطباعة MEGO لم يتم التنقيب عنها تماما لدينا التكنولوجيا الحالية يمكن أن تفعل الكثير من الأشياء، و3D الطباعة التكنولوجيا. الإفراج إمكانات هائلة ".

الكلمة

يتعلق بما وارء، 3D الطباعة، عيونا

المواد المرجعية

[1] https://now.tufts.edu/news-releases/researchers-3d-print-metamaterials-novel-optical-properties

. [2] X ليو، W.J. باديلا "إعادة التشكيل درجة حرارة الغرفة المادة الخارقة باعث الأشعة تحت الحمراء"، بصريات، المجلد 4، العدد 4، 430-433 (2017) DOI :. 10.1364 / optica.4.000430

[3] صادقي، A.، نجاد، HR، Owyeung، RE، Sonkusale، S.، "الطباعة ثلاثية الأبعاد من المادة الخارقة البصريات الهندسية جزءا لا يتجزأ من" مايكروسيستمز وهندسة نانوية، (8 أبريل 2019) DOI :. 10.1038 / s41378- 019-0053-6