Genetinis požiūris padeda kurti plačiajuostę metamedžiagą

geneticap3
1/52/53/54/55/5
4.50/5 (2)
loadingLoading...

Specialiai suformuota medžiaga, kuri gali absorbuoti norimą iš plataus infraraudonosios srities spektro, gali būti suprojektuota ir pagaminta naudojant „genetinius algoritmus“. Šios metamedžiagos gali apsaugoti objektus nuo vaizdo infraraudonųjų spindulių jutiklių, apsaugoti instrumentines priemones ir gali būti gaminamos padengiant paviršių pagal įvairų bangos ilgį .

geneticap1
(kairėje), absorberio iš metamedžiagos modelio brėžinys. (dešinėje), tikrasis metamedžiagos absorberio modelis. Piešinys: Bossard, Penn State

Metamedžiagos turi didelę absorbciją dėl plataus pralaidumo.  Kiti ekranai buvo sukurti siauram pralaidumui, bet šitai yra svarbiausia, kad gali apimti ypatingai platų dažnių juostos diapazoną infraraudonajame spektre.

Turėjimas platesnio pralaidumo reiškia, kad viena medžiaga gali apsaugoti nuo elektromagnetinės spinduliuotės plačiame bangos ilgių diapazone. Mokslininkai ieškojo sidabro, aukso ir paladžio pagrindu, tačiau nustatė, kad paladis turi geresnę spektro aprėptį.

geneticap3
Juodas sluoksnis yra substratas, žalios spalvos sluoksnis yra paladžio, skaidrus mėlynas sluoksnis poliamido, susmulkintos žalios sluoksnis yra tinklelio sluoksnis ir skaidrus mėlynas sluoksnis  apsauginis iš poliamido. Piešinys: Bossard, Penn State

Ši nauja metamedžiagos yra faktiškai pagaminta iš sluoksnių ant silicio pagrindo. Pirmasis sluoksnis yra paladžio, po poliimido sluoksniu. Ant šio plastiko sluoksnio paladžio ekrano sluoksnis. Ekranas sukurtas su sudėtingomis išpjovomis-sub bangos geometrija-tai reikalinga įvairių bangų blokavimui. Absorberį ištisai padengia poliamido sluoksnis.

Tol, kol tinkamai suprojektuotas tinklelis ekrane yra daug smulkesnis nei banga, medžiaga gali efektyviai sugerti bangas. Jis taip pat gali sugerti 90 proc infraraudonųjų spindulių, kurie krinta net iki 55 laipsnių kampu į ekraną.

geneticap2
Tai apibendrintas sugerėjo iš metamedžiagos modelis. Foto: Bossard, Penn State

Reikiamą šios metamedžiagos ekrano sukūrimui , mokslininkai panaudojo genetinį algoritmą. Jie aprašė ekrano modelį keletu nulių ir vienetų, kaip chromosomą ir leido algoritmui atsitiktinai pasirinkti modelius ir sukurti dizainą kandidatų pradinei populiacijai. Algoritmas tada išbandė modelius ir pašalino visus, išskyrus geriausius.

Geriausi modeliai buvo tada atsitiktinai nežymiai patobulinti dėl antrosios kartos. Vėlgi algoritmas išmeta blogiausius ir išsaugo geriausius. Po daugelio kartų geriausi tinklelio modeliai buvo palyginti. Tai net viršijo projekto tikslus. Pakeliui buvo atrinktas ir išsaugotas geriausias modelis iš kiekvienos kartos .

Genetinis algoritmas leido sukurti metamedžiagas, kurios gali būti lengvai pagaminamos, nes jos yra tiesiog sluoksnių metalo ar plastiko, kuriems nebereikia tikslaus suderinimo. Skaidrus padengimas iš poliamido padeda apsaugoti ekraną, bet taip pat padeda sumažinti varžos neatitikimą, kuris gali atsirasti, kai bangos pereina iš oro į prietaisą.

Sakityti daugiau: http://phys.org/news/