Dienstag, 7. Mai 2013

3D-Printing: Forscher entwickeln "Tarnkappe" zum Selbstausdrucken


Yaroslav Urzhumov mit seiner selbst ausgedruckten "Tarnplatte".
| Copyright: Duke University 


Durham (USA) - Finanziert vom US-Militär haben Wissenschaftler der Duke University eine Struktur entwickelt, die Objekte für Mikrowellen "unsichtbar" macht und die schon heute mit Hilfe eines handelsüblichen 3D-Druckers über Nacht und ausgedruckt werden kann. Die Forscher sind zuversichtlich, dass das Verfahren bald auch schon für höhere Wellenlängen des elektromagnetischen Lichtspektrums und damit auch für sichtbares und infrarotes Licht angewendet und auch auf mehrere Meter große Objekte übertragen werden kann.

Wie das Team um Yaroslav Urzhumov aktuell im Fachjournal "Optics Letters" (DOI: 10.1364/OL.38.001606) berichtet, sieht die entwickelte Mikrowellen-Tarnkappe wie eine durchlöcherte Frisbeescheibe aus (s.Abb.). Die Aussparungen wurden anhand von Algorithmen so platziert, geformt und bemessen, dass sie Mikrowellenstrahlen zurückwerfen bzw. umleiten. Der Herstellungsprozess dieser "Tarnscheibe" im 3D-Drucker dauere nur wenige Stunden.

Im Zentrum der löchrigen Scheibe befindet sich eine Öffnung, in der das zu tarnende Objekt - im Falle der aktuellen Experimente ein opakes Objekt - platziert wird. Werden nun seitlich Mikrowellenstrahlen auf dieses Objekt ausgerichtet, so hat es den Anschein, als sei das Objekt nicht vorhanden.


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"Das Design dieser Tarnkappe eliminiert den 'Schatten', den das Objekt werfen würde und unterdrückt die gewöhnliche Streuung der Strahlen durch das Objekt", erläutert Urzhumov. "Das Ergebnis ist, dass das eigentlich hell-reflektive Objekt - etwa ein Metallzylinder - im Mikrowellenbereich unsichtbar wird. Die Mikrowellen werden sorgfältig von einer dielektrischen Hülle um das Objekt herum und dahinter wieder in den freien Raum des 'Schattens' gelenkt."


Theoretisch, da ist sich der Wissenschaftler anhand von Computersimulationen schon jetzt sicher, spreche nichts dagegen, dass diese Technologie auch auf deutlich größere Objekte angewendet werden könne. In diesem Fall könne eine ähnlich strukturierte dünne Polymerschicht um das zu tarnende Objekt gelegt werden, das dann mehrere Meter groß sein könne. Auch die Anwendung der Technologie auf höhere Wellenlängen werde in absehbarer Zeit gelingen. Dann könnten Objekte auch tatsächlich (also im sichtbaren und infraroten Lichtspektrum) unsichtbar gemacht werden.


Zudem stelle die derzeitig rasante Entwicklung auf dem Gebiet der Nanotechnologie schon bald in Aussicht, dass solche Strukturen selbst auch aus transparenten Polymeren oder Glas hergestellt werden können, deren Eigenschaften sich kaum vom aktuell verwendeten Kunststoff unterscheiden sollen.


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Quelle: duke.edu
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