Page 26 - ME-06-H

‫חומרים מן העתיד‬

‫פרופ"ח גל שמואל וחברי קבוצת המחקר שלו מפתחים חומרים חדשניים‪ ,‬שהעברת‬
‫הגלים בהם נשלטת באמצעות שליטה חשמלית בתנע – מה שפותח בפניהם מגוון‬

‫יישומים‪ ,‬מתיעול אנרגיה ועד הסוואה אקוסטית‬
‫החידוש‬
‫פרופ"ח גל שמואל‬ ‫הפרויקט‬‫בקבוצת המחקר של פרופ"ח גל שמואל‬
‫משתמשים בכלים אנליטיים ונומריים כדי‬
‫הקבוצה פיתחה מודל של מטא־חומרים בעלי‬ ‫אקדמיה פורצי דרך‬‫לחקור את התנהגותם הדינמית של חומרים‬
‫תכונה חדשה‪ :‬הם מפתחים תנע עקב שדה חשמלי‪,‬‬ ‫אלסטים‪ .‬דרך מחקר זה‪ ,‬הקבוצה מפתחת‬
‫מטא־חומרים‪ ,‬חומרים מהונדסים שתכונותיהם‬
‫באופן שאינו קיים בחומרים טבעיים‪ .‬מכיוון‬ ‫אינן נמצאות בחומרים טבעיים‪ .‬בהקשר הדינמי‪,‬‬
‫שמאזן התנע בגוף קובע כיצד אנרגיה תזרום‬ ‫החזון למטא־חומרים הוא היכולת לשלוט באופן‬
‫בו בצורת גלים אלסטיים‪ ,‬התכונה החדשה מאפשרת‬ ‫שבו הם מוליכים גלים – יכולת בעלת חשיבות‬
‫שליטה על זרימת האנרגיה והגלים המתפתחים‪ ,‬דרך‬ ‫רבה לשלל יישומים הנדסיים‪ ,‬מחישה מוגברת‪,‬‬
‫שליטה חשמלית בתנע‪ .‬לתגלית של תכונה זו‪ ,‬הנקראת‬
‫אלקטרו‪-‬תנע יש חשיבות רבה בבעיות שונות‪ ,‬כגון‬ ‫דרך תיעול אנרגיה ועד הסוואה אקוסטית‪.‬‬
‫הסוואה אקוסטית‪ :‬הסתרת עצם מתרחשת כאשר‬
‫נוצרים סביבו גלים הזהים לגלים שהיו נוצרים בהיעדרו‪.‬‬ ‫
‪Willis coupling‬‬ ‫‪Elasticity‬‬
‫המודל שפותח בקבוצה מקרב אותנו ליכולת לחקות‬ ‫
‪stress & strain‬‬
‫סביבה כזאת‪ ,‬דרך השליטה בגלים שהעצם יוצר‪.‬‬
‫בדרך לתגלית נעשה בשימוש תורת ההומוגניזציה‪:‬‬ ‫

‪Piezoceoleucptlrinicg‬‬
‫תיאוריה המקשרת בין תופעות פיסיקליות בממדים‬
‫הנצפים בעין‪ ,‬לבין הרכב החומר בממדים קטנים יותר‪.‬‬ ‫‪Dynamics‬‬ ‫‪Electro-‬‬ ‫‪Electrostatics‬‬
‫באמצעות פיתוח תיאוריה זאת‪ ,‬הקבוצה הראתה כי‬ ‫& ‪momentum‬‬ ‫
‪momentum‬‬ ‫
‪electric displacement‬‬
‫בחומרים בעלי א־סימטריה גיאומטרית העשויים‬
‫מאלמנטים פייזו־אלקטרים (אלמנטים המתעוותים תחת‬ ‫
‪velocity‬‬ ‫‪coupling‬‬ ‫
‪& electric Þeld‬‬
‫שדה חשמלי) מתפתח תנע אפקטיבי עקב שדה חשמלי‬
‫אפקטיבי‪ .‬לאחר מכן‪ ,‬באמצעות דוגמאות חישוביות‪,‬‬ ‫איור המתאר את ה ‪y‬צ‪it‬י‪ic‬מ‪t‬ו‪las‬די‪E‬ם בין שדות‬
‫הקבוצה הראתה כיצד ניתן לנצל תכונה זאת על מנת‬ ‫פיסיקליים שונים‪ain
.‬ת‪tr‬כ‪s‬ו&נ ‪s‬ת‪tres‬ה‪s‬אלקטרו‪-‬תנע‬

‫לשלוט בגלים המוחזרים מהמטא־חומר‪.‬‬ ‫(‪ )Electro-Momentum Coupling‬הינו‬
‫הפרסום הראשון של הקבוצה בנושא התפרסם בשנה‬ ‫האצליקמוטדרו

‪ic‬ה‪g‬ס‪nlient‬ח‪p‬ט‪aug‬ד‪o‬ט‪ocm‬יש‪iez‬ם‪P‬ושאהלקבסוטצוהדיגנימליתם‪.‬ה בין שדות‬
‫שעברה ב־‪Journal of the Mechanics and Physics of‬‬ ‫
‪Willis coupling‬‬
‫‪ ,Solids‬כתב העת המוביל למכניקה; הקבוצה פרסמה‬
‫לאחרונה את הדוגמאות החישוביות בכתב העת ‪Wave‬‬ ‫‪Dynamics‬‬ ‫‪Magneto-‬‬ ‫‪Magnetostatics‬‬
‫& ‪momentum‬‬ ‫
‪momentum‬‬ ‫
‪magnetic induction‬‬
‫‪ ,Motion‬המוקדש לתופעות גלים‪.‬‬
‫
‪velocity‬‬ ‫‪coupling‬‬ ‫
‪& magnetic Þeld‬‬

‫‪ | MEgazine | 26‬הפקולטה להנדסת מכונות‬