Учёные в Саратове разрабатывают «плащ-невидимку» для солдат будущего

• 
• Прохождение света через метаматериал с «левосторонним» коэффициентом преломления

Кристалл представляет собой «пучок» микроскопических стержней, свободное пространство между которыми частично заполнено специальным полимером. Такая композиция стержней и полимера дает анизотропию показателя преломления — необходимое и очень важное условие для работы плаща-невидимки. Геометрия устройства напоминает «ковер» длиной 90 мкм, шириной 30 мкм и толщиной 10 мкм. Укрываемым объектом был выступ на золотой пластине в форме арки, высотой 1 мкм и шириной 13 мкм. При облучении такой системы неполяризованным инфракрасным светом (играющим роль «посторонних глаз») эффект невидимости достигался для полосы излучения от 1400 до 2700 нм. Красный конуспоказывает, что угол обзора, для которого сохраняется невидимость выступа, не должен превышать 60° (в пределах данного конуса выступ остается невидимым).

Саратовские учёные разрабатывают маскировку для солдат будущего, позволяющую им скрываться от электромагнитного излучения, сообщает Фонд перспективных исследований.

Фонд перспективных исследований открыл в Саратовском государственном университете лабораторию по производству наноброни и других материалов специального назначения в ноябре 2014 года. Лаборатория позволит в будущем разрабатывать и производить броню на основе нановолокон кевлара и сверхвысокомолекулярного полиэтилена, системы ультратонкой фильтрации воздуха, газов и жидкостей, а также топливные ячейки.

«По направлению „Маскировка“ саратовские учёные создадут перспективные системы, которые позволят снизить уровень заметности военнослужащего в различных диапазонах электромагнитного излучения. Благодаря своей волокнистой структуре, материалы будут обладать малым весом и „дышащими“ свойствами, что даст возможность включить их в состав обмундирования для постоянного ношения», — говорится в сообщении.

При этом команда учёных из 27 человек под руководством заведующего лабораторией Юрия Сальковского работает по трём направлениям: «Маскировка», «Защита» и «Обеспечение жизнеспособности».

«Создание перспективных систем противодействия поражающим факторам оружия массового поражения ляжет в основу направления „Защита“. В частности, в лаборатории разрабатываются материалы для предотвращения поражений органов дыхания и кожи, которые будут гораздо совершеннее существующих», — уточняет фонд.

Так, время непрерывного пребывания в современных общевойсковых противогазах не превышает четырёх часов. В то же время созданные в лаборатории образцы фильтров позволят значительно увеличить это время, не затрудняя дыхания и сохраняя свои защитные свойства.

• 
• Прохождение света через границу сред у одной из которых показатель преломления положителен n1>0, а у другой — отрицателен n2<0

Наличие выступа на пластине (при отсутствии плаща) приводит к неоднородному рассеянию падающего излучения, что порождает неравномерное распределение отраженного инфракрасного света (шкала распределения интенсивности показана на оси ординат справа). Во втором случае, когда золотая пластина укрыта плащом, наблюдается равномерное распределение отраженного инфракрасного света. Это означает, что излучение не видит выступа на пластине.

«Материалы, разрабатываемые для обмундирования по направлению „Обеспечение жизнедеятельности“, будут обладать повышенной водонепроницаемостью, бактериальной фильтрацией и устойчивостью к воздействию открытого пламени. При этом за счёт высокой паропроницаемости военнослужащий сможет комфортно переносить экстремальные климатические условия Крайнего Севера, пустынь, высокогорья и тропиков, на что существующее снаряжение не рассчитано», — рассказали в ФПИ.

Распределение показателя преломления в фотонном кристалле. Стрелкой показан выступ на золотой пластине, скрываемый от источника инфракрасного излучения. По мере продвижения вглубь плаща-невидимки лучи инфракрасного света всё сильнее отклоняются от своего первоначального направления влево и вправо, поскольку распространяются из оптически менее плотной среды (с меньшим показателем преломления) в оптически более плотную (с большим показателем преломления). Такая анизотропия показателя преломления приводит к тому, что излучение не достигает выпуклости — для него она становится невидимой. Далее отклоненные лучи отражаются от ровной поверхности золотой пластины и тем же образом идут назад, создавая иллюзию невидимости выступа.

Фонд перспективных исследований создан в 2012 году. Основная цель его деятельности — содействие осуществлению научных исследований и разработок в интересах обороны страны и безопасности государства. В настоящее время в ФПИ утверждены 49 проектов, по 26 из них работа уже идет в лабораториях фонда.

Рисунки @ ru.wikipedia.org

Источник: Tolga Ergin, Nicolas Stenger, Patrice Brenner, John B. Pendry, Martin Wegener. Three-Dimensional Invisibility Cloak at Optical Wavelengths // Science. Published online March 18, 2010. DOI: 10.1126/science.1186351.

Перевод: Юрий Ерин @ http://elementy.ru/news/431286

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.