Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Metamateriał może ochronić przed tsunami

Recommended Posts

Ochrona wybrzeży przed falami to poważne wyzwanie dla specjalistów na całym świecie. Matematycy z University of Liverpool wraz z fizykami z Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) i Aix-Marseille Universite, odkryli, że wybrzeża można chronić dzięki... metamateriałom.

Obecnie ochrona przed falami polega na budowaniu struktur, które są w stanie je rozbić. Jednak budowle te są bezsilne, w przypadku fal, które przeleją się nad nimi lub też będą na tyle potężne by je zniszczyć. Ponadto rozbijanie fal nie zapobiega ich dotarciu na wybrzeże i wyrządzeniu szkód.
Opracowana przez uczonych struktura ma cylindryczny kształt i składa się ze słupów, które kierują wodę wzdłuż koncentrycznie ułożonych korytarzy, prowadząc je do wewnątrz budowli. Całość przypomina wirówkę.

W takiej "wirówce" fale nie są rozbijane, ale kierowane w inne miejsce, tam, gdzie nie wyrządzą szkód. Co więcej sama struktura jest dla fali niewidoczna. Nie stanowi dla niej przeszkody, więc nie grozi jej zniszczenie.

Naukowcy chcą teraz wypróbować swój laboratoryjny model w świecie rzeczywistym. Jeśli próby się powiodą, "niewidzialne" dla fal struktury pomogą chronić platformy wiertnicze w czasie sztormów czy wybrzeża przed tsunami.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Cornell University zaproponowali nowatorską metodę jednoczesnego modulowania w czasie rzeczywistym właściwości absorpcyjnych i refrakcyjnych metamateriałów. To zaś pozwoli na kontrolowanie w czasie i przestrzeni propagacji fal w metamateriałach, co może mieć olbrzymie znaczenie zarówno w fizyce, jak i inżynierii.
      Autorami teoretycznej pracy, opublikowanej na łamach pisma Optica, są doktoranci Zeki Hayran i Aobo Chen oraz ich opiekun naukowy profesor Francesco Monticone. Dotychczas naukowcy zajmujący się metamateriałami badali je pod kątem możliwości kontrolowania albo absorpcji, albo refrakcji fal elektromagnetycznych. Jednak młodzi naukowcy z Monticone Research Grooup wykazali właśnie, że jeśli będziemy w stanie manipulować obiema właściwościami w czasie rzeczywistym, możliwości metamateriałów zostaną znacznie zwiększone. Metamateriały, których właściwości można zmieniać w czasie – zwane chronometamateriałami – mogą przyczynić się do olbrzymich postępów technologicznych.
      Wykazaliśmy, że jeśli będziemy modulować w czasie obie te właściwości jednocześnie, uzyskamy znacznie lepszą absoprcję fal elektromagnetycznych niż w strukturze stabilnej lub takiej, w której można modulować w jednym momencie tylko jedną z tych cech. Uzyskujemy w ten sposób znacznie bardziej efektywny system, mówi Monticone.
      Odkrycie możne doprowadzić do stworzenia nowych metamateriałów o bardzo pożądanych właściwościach. Na przykład materiał pochłaniający szerokie pasmo fal radiowych musi mieć grubość powyżej pewnej grubości granicznej, jednak może to znacząco utrudniać projektowanie urządzeń go wykorzystujących. Żeby zmniejszyć grubość takiego materiału, a jednocześnie zwiększyć zakres pochłanianych fal, trzeba pokonać ograniczenia konwencjonalnych materiałów. Jednym ze sposobów na to jest modulowanie ich struktury, wyjaśnia Hayran.
      Badacze chcą, by ich prace przyczyniły się do dokonania dużego skoku technologicznego. Nie szukamy możliwości stopniowych zmian technologicznych. Chcemy dokonać przełomowych zmian. To nas naprawdę motywuje. Jak można dokonać takich zmian? Trzeba zacząć od samych podstaw, dodaje Monticone.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy poinformowali o zarejestrowaniu najwyższej fali morskiej na południowej półkuli. Podczas silnego sztormu na Oceanie Południowym w pobliżu należącej do Nowej Zelandii Wyspy Campbella boja zarejestrowała falę o wysokości 23,8 metra. Oceanograf Tom Durrant mówi, że poprzedni rekord należał do zarejestrowanej w 2012 roku fali o wysokości 22,03 metra.
      O ile nam wiadomo, to najwyższa fala zarejestrowana na półkuli południowej, mówi Durrant i dodaje, że Ocean Południowy jest tym miejscem, na którym powstają obiegające całą planetę martwe fale. Surferzy w Kalifornii będą mogli za około tydzień skorzystać z energii właśnie zanotowanej fali, stwierdza uczony.
      Zdaniem Durranta podczas wspomnianego sztormu mogły powstawać fale o wysokości przekraczającej 25 metrów, jednak boja badawcza ich nie zarejestrowała.
      Wspomniana boja została zainstalowana w marcu. Jej zadaniem jest rejestrowanie ekstremalnych zjawisk na Oceanie Południowym. Aby na jak najdłużej zachować energię w akumulatorach pracuje ona jedynie przez 20 minut co trzy godziny. Bardzo prawdopodobne, że najwyższe fale powstawały, gdy boja nie pracowała, wyjaśnia Durrant.
      Najwyższa zarejestrowana fala w historii miała wysokość 30,5 metra. Pojawiła się ona w 1958 roku w Zatoce Lituya na Alasce po tsunami wywołanym trzęsieniem ziemi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      NASA zdobyła dowody obrazujące potęgę trzęsień Ziemi i tsunami. Kelly Brunt, specjalistka ds. kriosfery, i jej zespół wykazali związek pomiędzy trzęsieniem ziemi, które nawiedziło Japonię w marcu 2011 roku, a cieleniem się lodowca na Antarktydzie.
      Natychmiast po trzęsieniu Brunt wraz ze współpracownikami zaczęli obserwować Antarktydę i zauważyli, że niedługo po dotarciu tam fali tsunami, lodowiec z szelfu Sulzbergera zaczął się cielić.
      O potędze zjawiska niech świadczy fakt, że fala miała do przebycia 13 800 kilometrów, a mimo to uderzyła z taką siłą, że oderwaniu uległy góry lodowe o łącznej powierzchni około 120 kilometrów kwadratowych. Warto przy tym zauważyć, że w tym miejscu od co najmniej 46 lat nie oderwała się żadna inna góra lodowa.
      Naukowcy oceniają, że fale, które dotarły do Antarktydy miały jedynie 30 centymetrów wysokości, jednak ich gęstość była wystarczająco duża, by skruszyć lód o grubości 80 metrów.
      Powiązanie cielenia się lodowców z trzęsieniami ziemi może pomóc w wyjaśnieniu wielu zagadek z przeszłości. W 1868 roku oficerowie chilijskiej marynarki wojennej informowali o napotkaniu niespotykanych w danym sezonie gór lodowych na południu Pacyfiku. Później spekulowano, że ich obecność ma związek z trzęsieniem ziemi, które miało miejsce miesiąc wcześniej. Teraz wiadomo, że jest to najbardziej prawdopodobne wyjaśnienie.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Mieszkańcy domu spokojnej starości Suisyoen dochodzą do siebie po marcowym trzęsieniu ziemi w Japonii, korzystając z pomocy robota Paro. Wygląda on jak młode foki grenlandzkiej.
      Suisyoen znajduje się 27 km na południe od elektrowni atomowej Fukushima nr 1. Nie uległ uszkodzeniu ani w wyniku samego trzęsienia, ani tsunami, pensjonariusze obawiali się jednak skażenia nuklearnego. Podobnie zresztą jak władze, które zdecydowały o czasowej ewakuacji ośrodka (zakończyła się ona dopiero w połowie maja). Tydzień po powrocie staruszków firma Daiwa House zaoferowała wypożyczenie dwóch urządzeń na okres dwóch lat. Normalnie za miesiąc wynajmu trzeba zapłacić 155 dol.
      Pensjonariusze z przyjemnością korzystają z usług Miłości i Pokoju (takie imiona nadano zautomatyzowanym foczkom). Taku Katoono, dyrektor generalny domu Suisyoen, uważa, że Paro to doskonała alternatywa dla zooterapii. Bateria wytrzymuje 1,5 godz. pracy, dlatego staruszkowie korzystają z robota rano, potem następuje przerwa na doładowanie, a wieczorem znów można poprzytulać się do sztucznej foczki z antybakteryjnym futrem lub powierzyć jej swoje lęki czy tajemnice. Co istotne, Paro pomagają też w podtrzymywaniu aktywności fizycznej. Władze Suisyoen deklarują, że jeśli będzie trzeba, w domu pojawi się więcej terapeutycznych robotów. Po kataklizmie w domu znalazło się bowiem trochę osób, które straciły swoje domy.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na California Institute of Technology powstała pierwsza dioda akustyczna - urządzenie, które dopuszcza rozprzestrzenianie się fali dźwiękowej tylko w jednym kierunku i pozwala przy tym kontrolować jej częstotliwość. Pomysł diody zapożyczono z elektroniki. Umożliwia ona fali - w tym wypadku fali dźwiękowej - na przepłynięcie w jedną stronę, blokując ruch w odwrotnym kierunku.
      Badaliśmy fizyczny mechanizm, który stanowi różnicę pomiędzy stanem pozwalającym na transmisję i stanem go blokującym. Dzięki eksperymentom i symulacjom zaprezentowaliśmy, po raz pierwszy w historii, jednokierunkową transmisję fali dźwiękowej w słyszalnych częstotliwościach - informuje profesor astronautyki i fizyki stosowanej Chiara Daraio, główna autorka artykułu nt. badań.
      Jednokierunkowa transmisja dźwięku może być bardzo ważna w architekturze - stwierdził Georgios Theochartis, współpracownik Daraio. Pozwoli ona np. słyszeć dźwięk z pokoju A w pokoju B, ale już taki sam dźwięk z pokoju B nie będzie słyszalny w  pokoju A.
      System opiera się na wykorzystaniu elastycznych sferycznych kryształów, które przenoszą wibracje wywoływane dźwiękiem. Można je łatwo dostosowywać do różnych wymagań i skalować. Niewykluczone, że w przyszłości pomysł znajdzie też inne zastosowanie niż tylko ochrona przez niepożądanym hałasem.
      System Daraio jest bardzo czuły na zmiany ciśnienia czy na ruch, dzięki czemu można go wykorzystać w czujnikach dźwiękowych. Może pracować na różnych częstotliwościach i pozwala też na zmianę częstotliwości fali dźwiękowej. Możemy na przykład wygłuszyć niepożądane dźwięki z pracującej maszyny, przesyłając falę dźwiękową do przetwornika, który zmieni ją w energię elektryczną - dodaje Daraio. Uczona sądzi, że poza wygłuszaniem pomieszczeń jej system można będzie wykorzystać m.in. do budowy biomedycznych urządzeń korzystających z ultradźwięków.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...