Tarnkappe nach Chamäleon-Vorbild entwickelt
Reaktion auf Radarstrahlen lässt sich dank Struktur der University of California, Berkeley ändern
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Chamäleon: diente Forschern als Vobild für abschaltbare Tarnkappe (Foto: Martin, pixabay.com) |
Berkeley (pte014/27.01.2025/12:30)
Forscher der University of California, Berkeley haben das Chamäleon als Vorbild zur Entwicklung einer neuen Beschichtung genutzt, die Radarstrahlen effektiv absorbiert, reflektiert oder weiterleitet. Das macht Objekte je nach Lage der Dinge mal unsichtbar und mal nicht. Das Material lässt sich sogar in der Kommunikationstechnik nutzen, sagt Ingenieurin Grace Gu.
Flugzeuge, Schiffe und Co
"Die Eigenschaft von bestehenden Materialien, etwa für Flugzeuge oder Kriegsschiffe, lässt sich nach ihrer Herstellung nicht mehr ändern, was ihren Einsatz in dynamischen Umgebungen einschränkt, in denen Anpassungsfähigkeit entscheidend ist", so die Maschinenbauerin. Die Beobachtung von Chamäleons sei inspirierend gewesen. Es ändert seine Farbe, indem es den Abstand zwischen den photonischen Kristallen in seiner Haut verändert, um die Lichtreflexion zu modulieren, die entscheidend ist für die Farbe, die Menschen und Tiere sehen können.
Das Metamaterial, das sie mit ihrem Team entwickelt hat, reagiert ähnlich. Es handelt sich um eine kreuz und quer verlaufende Fachwerkstruktur, die sich mechanisch verändern kann, um ihre elektromagnetischen Eigenschaften zu steuern. Durch Zusammenziehen oder Ausdehnen, eine synchronisierte Bewegung, die durch das miteinander verbundene Fachwerksystem ermöglicht wird, kann das Metamaterial seine elektromagnetische Reaktion von der Breitbandabsorption, die unsichtbar macht, bis zum Übertragungsmodus variieren, heißt es.
Programmierbare Struktur
Mithilfe von maschinellem Lernen und genetischen Algorithmen, einer Computersuchtechnik zum Finden wahrer oder ungefährer Lösungen für technische Probleme, haben die Forscher das Design der Struktur für spezifische, gezielte elektromagnetische Reaktionen optimiert, sodass sie programmierbar wurden. Anschließend stellten sie die Struktur im 3D-Druck her. "In ihrer zusammengeklappten Form absorbiert die Struktur über 90 Prozent der Mikrowellen im Bereich von vier bis 18 Gigahertz, wodurch sie für Radar effektiv unsichtbar wird und Tarnkappeneigenschaften erhält", so Gus Postdoktorand Daniel Lim.
Im ausgeklappten Zustand leitet die neue Struktur bis zu 24,2 Prozent der eintreffenden elektromagnetischen Strahlung weiter und ermöglicht so drahtlose Kommunikation. "Dieses abstimmbare Metamaterial kann für Fahrzeuge und Flugzeuge verwendet werden, die bei Bedarf für das Radar unsichtbar werden. Es kann auch, wenn umgeschaltet wird, Kommunikationssignale durchlassen." Ebenfalls könnte es zur Herstellung intelligenter Fenster verwendet werden, die zwischen dem Blockieren und Übertragen von Signalen wechseln und so die Privatsphäre und Kommunikationssicherheit verbessern.
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