Ученые Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Китая разработали покрытие из метаматериала, который подавляет рассеяние радиоволн от крупных предметов сразу на двух независимых частотах. Это позволяет создать корабли и самолеты, которые будут незаметны для радаров, рассказали «Газете.Ru» в МФТИ.
Когда электромагнитная волна падает на объект, часть энергии рассеивается. Именно поэтому радары «видят» самолеты, корабли и другие объекты. Чтобы сделать такие объекты менее заметными для радиолокации, ученые разрабатывают разные способы подавления рассеяния. Однако существующие подходы либо требуют очень сложных материалов, либо хорошо работают только для объектов, размеры которых меньше длины волны, и часто ограничены одной рабочей частотой.
Покрытие из метаматериалов, которое создали ученые, снаружи выглядит как многослойная решетка из гибких печатных плат с медными перекрестиями. Но ее электромагнитные свойства необычны: покрытие работает в ENZ-режиме (epsilon-near-zero – эпсилон-почти нулевой), когда некоторые из компонент эффективной диэлектрической проницаемости близки к нулю. Тогда электромагнитная волна испытывает очень малый фазовый сдвиг, и ее взаимодействием с объектом можно тонко управлять. В результате на двух настраиваемых частотах рассеяние волн крупным объектом заметно уменьшается.
Чтобы проверить эффект, авторы провели микроволновый эксперимент в безэховой камере. В нее ученые поместили образец покрытия, а также рупорную и зондовую антенны для измерения электрического поля за образцом.
«Эксперимент стал для нас ключевым подтверждением того, что покрытие работает именно так, как предсказывала теория. На двух рабочих частотах – 10,7 и 16,2 ГГц – волновой фронт за объектом оставался заметно более плоским, чем без покрытия, а значит, рассеяние существенно уменьшалось. Главное преимущество нашего подхода – технологичность. Конструкция собирается из гибких печатных плат и не требует сложных или дорогих материалов. При этом метод позволяет работать с электрически большими объектами, а рабочие частоты можно гибко настраивать, меняя геометрию медных элементов», – рассказал старший научный сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ Денис Кислов.
Новое покрытие найдет применение там, где нужно подавить нежелательное отражение радиоволн, например, снизить заметность самолетов и кораблей для радаров.
Сейчас ученые работают над тем, чтобы сделать ячейки метаматериала еще меньше, что позволит уменьшить остаточное рассеяние. Также ученые планируют интегрировать внутрь конструкции жидкие кристаллы или материалы с фазовым переходом. Тогда частоты «невидимости» можно будет перестраивать в реальном времени и в широком диапазоне.
Ранее российские учёные разработали метод оценки сцепления тонких плёнок для акустических фильтров 5G и 6G.