211service.com
Praktický způsob, jak vyrobit neviditelné pláště
Nová metoda tisku umožňuje vyrábět velké archy metamateriálů, což je nová třída materiálů navržených tak, aby interagovaly se světlem způsobem, který žádné přírodní materiály nedokážou. Již několik let výzkumníci pracující na těchto materiálech slibují neviditelné pláště, superčočky s ultravysokým rozlišením a další exotická optická zařízení přímo ze stránek sci-fi. Ale materiály byly omezeny na malé laboratorní demonstrace, protože neexistoval způsob, jak je vyrobit v dostatečně velkém množství, aby bylo možné předvést praktické zařízení.
Lehká deformace: Jedná se o největší plát, jaký kdy byl vyroben z metamateriálu, který dokáže ohýbat blízké infračervené světlo dozadu.
Každý se možná pohodlně dostal do situace, kdy nebyl schopen vyrobit dostatek [metamateriálu] na to, aby s ním něco udělal, říká John Rogers , profesor materiálové vědy a inženýrství na University of Illinois v Urbana-Champaign, který vyvinul novou metodu tisku. Metamateriály, které interagují s viditelným světlem, se dříve nevyráběly v kusech větších než stovky mikrometrů.
Metamateriály se skládají ze složitě vzorovaných vrstev, často z kovů. Vzory musí být ve stejném měřítku jako vlnová délka světla, se kterým mají interagovat. V případě viditelného a blízkého infračerveného světla to znamená rysy v nanoměřítku. Vědci vyráběli tyto materiály tak časově náročnými metodami, jako je litografie s elektronovým paprskem.
Rogers vyvinul metodu tisku založenou na známkách pro generování velkých kusů jednoho z nejslibnějších typů metamateriálu, který může způsobit, že se blízké infračervené světlo při průchodu ohýbá. Materiály s tímto takzvaným negativním indexem lomu jsou obzvláště slibné pro výrobu superčoček, neviditelných plášťů pro noční vidění a sofistikovaných vlnovodů pro telekomunikace.
Skupina Illinois začíná formováním tvrdého plastového razítka, které je pokryto vyvýšeným síťovaným vzorem. Razítko je poté umístěno do odpařovací komory a potaženo obětní vrstvou, po které následují střídavé vrstvy složek metamateriálu – stříbra a fluoridu hořečnatého – za účelem vytvoření vrstvené sítě na známce. Razítko se poté umístí na tabuli skla nebo pružného plastu a obětní vrstva se odleptá, čímž se vzorovaný kov přenese na povrch. Rogers zatím říká, že vyrobil archy metamateriálu o několika palcích na stranu, ale použitím více než jednoho razítka očekává, že to zvětší na čtvereční stopy. A říká, že lisované materiály mají ve skutečnosti lepší optické vlastnosti než metamateriály vyrobené tradičními metodami.
Lehká síťovina: Velkoplošný metamateriál je tvořen vrstvenou sítí kovů vzorovaných v nanoměřítku.
Nyní můžeme rozbít gigantické listy těchto věcí, říká Rogers. Výroba formy na razítko je pečlivá, ale jakmile je forma vytvořena, netrvá dlouho vyrobit mnoho znovu použitelných razítek.
Xiang Zhang, předseda strojního inženýrství na Kalifornské univerzitě v Berkeley, říká, že tato práce představuje důležitý krok směrem k aplikacím pro optické metamateriály. Různé metamateriály by mohly být touto metodou zvětšeny, říká Zhang, který v roce 2008 vytvořil design, který Rogers použil pro tuto první demonstraci. Mohou být například možné makroškálové 2D čočky a masky a možná i solární koncentrátory. Jednou z potenciálních aplikací jsou čočky, které integrují více funkcí do jednoho zařízení pro telekomunikace a zobrazování.
Tato tisková technika je poměrně výkonná a má potenciál rozšířit se na velmi velké plochy, říká Nicholas Fang , docent strojního inženýrství na MIT. Fang říká, že tento typ metamateriálu by byl zvláště zajímavý pro infračervená zobrazovací zařízení.