Как сделать плащ-невидимку?
Иногда в жизни возникают ситуации, когда нам необходимо... скрыться. Или скрыть от посторонних глаз какие-то объекты. Одним словом - замаскироваться. В этом нам вполне способны помочь современные технологии.
За последние годы исследователям удалось создать ряд метаматериалов (композиционных материалов, свойства которых обусловлены не столько свойствами составляющих их элементов, сколько структурой), которые не пропускают свет, звук, тепло и так далее...
Даже в волшебном мире Гарри Поттера плащ-невидимка был редкостью
Обман зрения
Сделать невидимым самого человека, увы, не получится: для этого ткани нашего тела должны перестать преломлять и отражать свет. Но если и удастся изменить человеческий организм для его невидимости, то неизвестно еще, к каким последствиям это приведет. Например, мы можем ослепнуть, потому что невидимые глаза перестанут улавливать свет... Поэтому оптимальный вариант, который позволит нам хотя бы создать иллюзию исчезновения, использовать специальные «маскировочные» материалы.
Речь идет, например, о субстанции, обладающей отрицательным углом преломления. В результате световые лучи как бы «огибают» объект, и сторонний наблюдатель видит только то, что находится позади него, а сам объект остается невидимым.
Первый шаг к созданию «плаща-невидимки» был сделан еще в середине 90-х годов прошлого века физиком Имперского колледжа Лондона Джоном Пендри. Ученый предложил использовать для этой цели метаматериалы, в состав которых входят проводящий электричество металл, а также диэлектрик.
Несколько лет назад японские ученые изобрели покрывало для маскировки. Специальные датчики, прикрепленные к поверхности, придают покрывалу цвет окружающих его объектов и частично препятствуют преломлению света. Поэтому если человек надел такой плащ, можно видеть другие предметы сквозь него!
В 2011 году группа ученых из Барселонского университета (Испания) во главе с Альваро Санчесом совместно с коллегами из Словацкой академии наук предложила систему защиты объектов от воздействия магнитного поля при помощи ферромагнитного покрытия. Из этого материала делаются, к примеру, обычные магнитики на холодильник.
Предмет, находящийся под покрытием, становится непроницаемым для магнитных лучей. Таким образом, можно будет сделать более безопасной процедуру МРТ и... «обманывать» магнитные рамки, расположенные на вокзалах и в аэропортах.
Не так давно команде физиков из Бирмингема удалось создать материал с одноосными кристаллами нитрида кремния на прозрачной нанопористой подложке из оксида кремния. В кристаллах проделали нанометровые отверстия, что превратило материал в гладкое оптическое зеркало, способное скрывать объекты в видимом диапазоне.
Канадской компанией Hyperstealth, специализирующейся на изготовлении камуфляжа, была разработана мягкая ткань Quantum Stealth, позволяющая «обводить» свет вокруг объекта, что делает его невидимым не только для глаз, но и для камер, а кроме того, скрывает также тени от объектов.
Тестирование Quantum Stealth началось в 2012 году. Правда, поначалу материал предназначался только для военных. В апреле 2014 года компания объявила о запуске коммерческого варианта «плаща-невидимки» - Hyperstealth INVISIB. Возможно, в следующем году ткань уже поступит в свободную продажу.
Даешь нанотрубки!
Исследователи из Университета Северного Техаса в Далласе разработали технологию «стирания» объектов при помощи углеродных нанотрубок. В ее основе лежит фототермическое преломление, или эффект миража. Принцип разработанной технологии следующий: операторы, попеременно то включая, то выключая подачу тока, нагревают и остужают материал, состоящий из цилиндрических молекул углерода с высокой теплопроводимостью.
При этом предмет, который находится за завесой из данного материала, то появляется, то исчезает... Правда, есть одна проблема: для того чтобы исчезать, объект непременно должен быть помещен в контейнер с водой.
В свою очередь, британской компании Surrey Nanosystems удалось создать «самый темный материал на Земле». Он отражает всего 0,035% световых лучей.
Поверхность материала под названием Vantabalck состоит из графитовых нанотрубок в 10 тысяч раз тоньше человеческого волоса. Их диаметр настолько мал, что просто не пропускает фотоны света. В итоге они попадают в пространства между трубками и уже не могут «выбраться» оттуда. Разработчики надеются, что материал найдет применение в оптических устройствах, различной электронике и системах тепловой защиты.
Белок из кожи кальмара
Ученых уже давно удивляла способность таких морских животных, как каракатицы, кальмары и осьминоги, оставаться невидимыми в воде. Недавно группа исследователей из Калифорнийского университета и Университета Дьюка решила использовать это свойство при разработке камуфляжа для морских пехотинцев.
В коже кальмара Loligo pealeii они обнаружили белок рефлектин, который способен подстраиваться под световое излучение с разной длиной волны. Выяснилось, что в тканях этого морского обитателя чередуются слои клеток с высоким и низким показателем преломления света. Увеличивая и сокращая расстояния между ними, кальмар «отражает» световые лучи разных диапазонов и мимикрирует.
Выделив из клеток кальмара рефлектин с высоким показателем преломления, исследователи поместили слой белка на пленки из оксида графена и диоксида кремния. Затем они принялись попеременно обрабатывать материал то водяным паром, то раствором кислоты, заставляя слой белка то расширяться, то опадать, изменяя при этом цвет.
Средство от нащупывания
А специалисты из Технологического института Карлсруэ (Германия) разработали материал, способный скрывать объекты... от нащупывания!
- «Плащ-невидимка» нового типа сделан из полимерного метаматериала, чьи свойства определяются особой структурой, - говорит один из разработчиков, Тимо Бюкманн. - Нам удалось построить вокруг объекта структуру, сопротивление которой меняется в зависимости от координат.
Структура покрытия состоит из тонких игл-конусов с соприкасающимися между собой верхушками. Причем размер точек контакта рассчитан с максимальной точностью: именно этот параметр придает материалу необходимые механические свойства. В итоге, если поместить под покрытие какой-нибудь предмет, то, трогая материал сверху, вы никогда не сможете его нащупать.
Так, экспериментируя, ученые поместили в полость под покрытием твердый цилиндр. Ранее, даже если цилиндр был покрыт губчатым материалом или хлопком, это не «спасало» его от нащупывания. Под чудо-материалом обнаружить цилиндрик исследователям так и не удалось.
Теперь о самом главном - о практическом применении открытия. Для чего это нужно? Ну, предположим, вы вынуждены спать на диване или матрасе, из которого выпирают пружины, или на полу, или на земле и камнях - мало ли какие бывают обстоятельства... Если у вас есть покрывало из материала, защищающего от нащупывания, то вы не ощутите никакого неудобства.
- Это напоминает сказку Ганса Христиана Андерсена «Принцесса на горошине», - прокомментировал Тимо Бюкманн. - В сказке чувствительная принцесса все же сумела почувствовать твердую горошину под сотней матрасов. Одного слоя нашего материала оказалось бы достаточно, чтобы принцесса спокойно проспала всю ночь.
Новинка может сделать более удобной и обувь. Если в подошву ваших туфель снизу вонзится гвоздь, вы его просто не почувствуете, разве что он пронзит насквозь стельку из «суперматериала».
Одежда иди сумка из чудесного материала поможет защититься от воров. Как известно, грабители чаще всего сначала ощупывают вещи и карманы снаружи на предмет нахождения кошелька или мобильника, а уже потом лезут туда рукой...
Если на вас будут надеты куртка, пальто или плащ, изготовленные из ткани, защищающей от прикосновений, или ценные вещи будут лежать в сумке из такого полимера, то злоумышленник попросту не сможет ничего нащупать. Хотя если он просто залезет в карман или сумку рукой, то вряд ли данное ноу-хау сработает. Но для всякого правила есть свои исключения...