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新方法实现零损耗存储机械波

2019-9-9 环球解密

科学家最近完成的一项实验展示了零损耗存储机械波能量的可行性。对未来控制和存储其它形式的波动能量,包括光波都具有重要意义。

波动示意图。

“机械波类似在海面传播的水波,只不过它是在固体材料内传播振动。”这份研究的主要作者纽约城市大学的安德里亚.阿鲁(Andrea Alu)说,“吉他琴弦传动的振动就是很好的一个例子。”

如果用材料收集波动能量,一般来说在能量接触到吸收材料的时候会有一部分损失。

“(吸收材料)把能量转化成其它形式了。在这个实验中,我们想把这部分能量以相同的形式储存下来。”阿鲁说,“我们通过控制和定制能量波时间序列,让它们接触非吸收材料,这种材料有效地把能量无损耗地积攒起来,就像被吸收了一样。这样,所有抵达能量收集体的波动就全部被储存起来。更重要的是,都以一种特定的形式储存,而没有转化成热能。”

这个实验使用两条中间带缝隙的碳钢棒,两头装配的能量传动器产生两道反向传播的机械波,并小心地控制每道波的振动时间,确保中间的缝隙把所有的能量都收集起来。储存的能量可以根据需要定向释放。

研究者称,这份研究对很多领域都有借鉴意义。

“我们用机械波进行的实验实现了对振动控制的新高度,很多建筑体的完整性都要用到,比如桥梁。因此我们的研究将改善这些控制系统的效能。”

“此外,我们还在探索对其它波动能量的控制,包括光波。我们预计,能造出更有效的基于类似原理的光学计算机、量子计算机设备,以及改善无线充电、存储和开关控制。”

这份研究近期发表在《科学进展》(Science Advances)期刊上。

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