Метаматериали

Невидимост: от научната фантастика към реалността

Търсенето на невидимост

В продължение на векове идеята за невидимост пленява човешкото въображение, вдъхновявайки безброй истории за шпиони, супергерои и магически създания. Въпреки че истинските наметала за невидимост може би все още са една далечна мечта, учените са постигнали значителен напредък в разработването на материали и устройства, които могат да направят обектите да изглеждат невидими за човешкото око.

Науката за невидимостта

Невидимостта работи чрез манипулиране на начина, по който светлината взаимодейства с обектите. Когато светлината удари обект, част от светлината се абсорбира, част се отразява и част преминава през него. Индексът на пречупване на даден материал определя колко се огъва светлината, когато преминава през него. Съвпадайки индексът на пречупване на обекта с този на неговото обкръжение, е възможно обектът да стане невидим.

Метаматериали и трансформационна оптика

През последните години изследователите са разработили усъвършенствани материали, известни като метаматериали и трансформационна оптика, които могат да манипулират светлината по невиждани досега начини. Тези материали могат да огъват, фокусират и дори да анулират светлината, което позволява създаването на устройства, които могат да направят обектите невидими.

Направи си сам невидимост

Въпреки че високотехнологичните наметала за невидимост все още са в процес на разработка, има един прост и евтин начин да направите малки предмети невидими у дома. Тази техника, демонстрирана от Рос Екстън в Научния център в Бристол, включва потапяне на обекта в течност с индекс на пречупване, който съответства на индекса на пречупване на обекта.

Течности и огъване на светлината

Различните течности имат различни индекси на пречупване. Например, водата има индекс на пречупване 1,33, докато глицеринът има индекс на пречупване 1,47. Избирайки течност с правилния индекс на пречупване, е възможно да накарате обект да изчезне от поглед.

Практически приложения

Технологията за невидимост има потенциал за широк спектър от практически приложения, включително:

Военни: Наметалата за невидимост могат да се използват за камуфлаж на войници и превозни средства, което ги прави практически неоткриваеми за вражеските сили.
Медицински: Невидимите устройства могат да се използват за минимално инвазивни операции, позволявайки на лекарите да извършват процедури, без да правят големи разрези.
Развлечения: Технологията за невидимост може да се използва за създаване на завладяващи и интерактивни преживявания в увеселителни паркове и музеи.

Бъдещето на невидимостта

Областта на изследванията на невидимостта се развива бързо, като непрекъснато се разработват нови материали и устройства. Въпреки че истинските наметала за невидимост може би все още са на няколко години разстояние, постигнатият досега напредък ни доближи до деня, в който наистина ще можем да изчезнем от погледа.

Допълнителна информация

За повече информация относно науката за невидимостта посетете уебсайта на Научния център в Бристол: www.at-bristol.org.uk/science-explained/physics/how-to-make-things-invisible/
За да гледате демонстрацията на Рос Екстън за невидимост с помощта на течности, посетете видеото в YouTube: www.youtube.com/watch?v=X5H-q2g_gWA
За да научите повече за метаматериалите и трансформационната оптика, посетете следните ресурси:
- Метаматериали: https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/metamaterial
- Трансформационна оптика: https://www.rp-photonics.com/transformation_optics.html

Въведение

Учените изследват очарователната област на годните за консумация метаматериали, като използват физика и геометрия, за да създадат храни с подобрени свойства. Едно такова иновативно решение е спираловидно оформен 3D отпечатан шоколад.

Геометрията на вкуса

Нашето удоволствие от храната включва сложно взаимодействие на сетивата. Текстурата играе важна роля, като хрупкавостта и звуците на раздробяване подобряват насладата от храненето. Изследователите откриха, че геометрията на храната може да бъде приспособена така, че да оптимизира тези сетивни характеристики.

Метаматериали на основата на шоколад: разбиване на калъпа

Екип от университета в Амстердам разработи спираловидни шоколадови бонбони, използвайки 3D печат. Тези сложни форми се разпадат на множество части при ухапване, издавайки симфония от пукащи звуци и текстури. Тестващите вкуса еднозначно предпочетоха тези сложни шоколадови бонбони пред по-простите форми.

Отвъд хрупкавостта: здраве и хранене

Годните за консумация метаматериали се простират отвъд обикновените подобрения на вкуса. Те предлагат потенциал за създаване на по-здравословни и хранителни храни. Използвайки геометрията за проектиране на текстурата и усещането в устата на здравословните съставки, изследователите могат да създадат вкусни заместители на месо или храни, които са по-лесни за консумация за хора с дъвкателни затруднения.

Трансформираща се паста и холографска храна

Областта на годните за консумация метаматериали бързо се разраства. Изследователите проучват трансформираща се паста, която се превръща от плоска в 3D по време на готвене, намалявайки екологичния отпечатък и давайки възможност за нови кулинарни възможности. Освен това годните за консумация холограми, създадени чрез ецване на повърхности на храни, за да се получат холографски дизайни, предлагат потенциал за хранително етикетиране и подобрения на цвета без изкуствени добавки.

Приложения извън сферата на храните: разбиване на граници

Геометрията на разбиването има приложения отвъд храните. Като разберат как да контролират счупването на материала, изследователите могат да проектират по-безопасни каски и защитно облекло. Дори превозните средства могат да бъдат проектирани с външна част, която се разбива по контролиран начин, защитавайки пътниците при инциденти.

Заключение

Годните за консумация метаматериали са обещаваща област с огромен потенциал. Чрез манипулиране на геометрията на храната, учените могат да подобрят вкусовите усещания, да подобрят храненето и да създадат иновативни хранителни продукти. От космическа храна, пригодена към нуждите на астронавтите, до по-безопасни превозни средства, приложенията на тази технология са безгранични.

Невидимост: От научната фантастика към реалността