Tecnología sigilosa, la idea de reducir la capacidad del enemigo para detectar un objeto, ha impulsado los avances en la investigación militar durante décadas. Hoy dia, aeronave, buques de guerra y submarinos, Los misiles y satélites a menudo están cubiertos con material absorbente de radar, como la pintura, para ocultarlos o encubrirlos del radar, sonar, infrarrojos y otros métodos de detección. Una capa es un material de revestimiento que hace que un objeto no se pueda distinguir de su entorno o que no sea detectable por mediciones de campo externas.

Guoliang Huang, el profesor James C. Dowell en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial, dijo que estos tipos de materiales de camuflaje son maduros, en el sentido técnico, porque las propiedades de la acústica (radar, sonar) y las ondas ópticas (infrarrojas) son bien conocidas. Sin embargo, Huang dijo que poco o ningún trabajo ha logrado resolver el problema del encubrimiento de ondas elásticas en medios sólidos. como una onda sísmica propagada a través del suelo. Recientemente, Huang, junto con su ex profesor asistente de posdoctorado y estudiantes Hussein Nassar y el profesor asistente de investigación Yangyang Chen, ha diseñado y creado un nuevo metamaterial, un material estructurado artificialmente, que consigue un manto de material elástico "perfecto".

"Este material es tanto teórico como experimental; lo creamos en nuestro laboratorio, ", Dijo Huang." Lo llamamos 'material polar' porque nos dimos cuenta de que tiene un par de torsión interno. Somos los primeros en proponer los principios de este material y también los primeros en diseñar y fabricar este material. El concepto es si tienes un objeto que quieres hacer invisible, diseña algún tipo de material de recubrimiento alrededor del objeto para que cuando una ola golpee el objeto, si pasa alrededor del material sin refracción ".

Por ejemplo, un radar genera una onda de radar, una onda acústica, que se refracta cuando choca contra un submarino, haciéndolo visible. Pero si ese submarino está recubierto con un material de camuflaje, la onda del radar no se refractará y no se podrá detectar el subwoofer.

"Si desea ocultar algo en un medio sólido, esto es diferente, ", Dijo Huang." En medios sólidos, la onda es más complicada que la onda de radar porque en los medios sólidos no solo tenemos una onda de compresión sino que también tenemos una onda de corte. En ingeniería civil, nos ocupamos de los terremotos:ondas sísmicas, que tienen ondas longitudinales y cortantes, y la mayor parte del daño es causado por la onda cortante ".

Avance fundamental

Huang dijo que no hay material natural que satisfaga el antiguo problema de la invariancia de transformación, donde se necesitan propiedades no estándar después de ciertas transformaciones. Dijo que el propósito final de su investigación es modelar, diseñar y fabricar materiales que llenen este "vacío de comportamiento". La nueva clase de camuflaje o materiales polares que creó su equipo se compone de un entramado funcionalmente graduado incrustado en un fondo continuo isotrópico. Las capas se imprimieron en 3D y se ensamblaron manualmente.

"Investigamos experimental y numéricamente las características de la capa propuesta y encontramos un muy buen rendimiento de camuflaje tanto bajo cargas de tensión como de corte, "Huang escribió en su periódico:uno de los dos artículos de investigación que Huang y su equipo habían publicado en Physical Review of Letters sobre el tema de los materiales polares.

Además de proteger las estructuras contra las ondas sísmicas, Huang dijo que otra aplicación potencial del nuevo metamaterial sería suprimir las vibraciones en los motores para reducir el ruido.

"Nadie ha podido diseñar un material de camuflaje perfecto en medios elásticos durante 20 años, hasta que produjimos este nuevo material, "Dijo Huang." Para nosotros, es un avance fundamental. Usamos impresión 3-D para hacer este material para demostraciones de laboratorio fáciles, pero este principio podría usarse con cualquier material. El metamaterial es un material estructurado:las propiedades se realizan a través de la estructura ".

"Los resultados que el equipo de la Universidad de Missouri ha publicado recientemente son alentadores, "dijo el Dr. Dan Cole, director del programa, Oficina de Investigación del Ejército, un elemento del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU. "Esta investigación podría conducir a nuevas estrategias para desviar las ondas mecánicas de regiones críticas en objetos sólidos, lo que podría permitir nuevas capacidades en la protección y maniobras de los soldados ".

Los estudios, "Metamateriales polares:una nueva perspectiva de resonancia para aplicaciones de encubrimiento" y "Realización física del encubrimiento elástico con un material polar, "fueron publicados en Cartas de revisión física , una revista de la Sociedad Estadounidense de Física.