Studio e progettazione di metamateriali acustici per applicazioni militari

1 febbraio 2010 -

Studio e progettazione di metamateriali acustici per applicazioni militari

I meta-materiali sono una nuova classe di manufatti (materiali ''di sintesi'') che presentano caratteristiche ''artificiali'' una volta ritenute impossibili, in particolar modo nella loro interazione con le onde (siano esse onde elettromagnetiche o onde sonore).
Alcune grandezze fisiche, in natura, si presentano con soggiacenti caratteristiche di modellabilita' matematica che lasciano interdetti gli studiosi: esse, infatti, potrebbero in linea teorica presentarsi ''capovolte'' rispetto a quelle che comunemente osserviamo nel mondo reale.
In qualche caso gli scienziati sono riusciti a ''costruire'' artificialmente microesempi di tali possibilita' (ad esempio ''invertendo'' le cariche elettriche, ed ottenendo l'antimateria).
La ricerca, dunque, non si prefigura come impossibile, e si e' studiato il modo di ''invertire'' il segno di altre proprieta' fisiche, quali la permeabilita' magnetica o la funzione dielettrica dei materiali, entrambe fondamentali nello studio della propagazione delle onde elettromagnetiche (stealthing, cloaking, etc...).
Sembra ora giunto il momento di tentare di invertire:
- il modulo di elasticita' (ottenendo un ''qualcosa'' che si espande quando viene compresso);
- la densita' (ottenendo un ''qualcosa'' che si muove in direzione opposta a cio' che lo spinge).
Questi ''qualcosa'' non sono materiali nel senso normale del termine: sono artefatti che esibiscono un comportamento ''insolito'' nei confronti delle onde (acustiche, nel caso di studio).
Questi meta-materiali acustici sono impiegabili come rivestimenti (stratificati) e le simulazioni mostrano che un ''guscio'' di 200 strati di tali rivestimenti potrebbe rendere ''invisibile'' acusticamente un oggetto reale colpito da un ''ping'' sonar.
La ricerca suggerisce numerose altre applicazioni possibili, rispetto alle quali la tecnologia dovrebbe essere disponibile in tempi ragionevolmente brevi.
Tutto questo, pero', ha un prezzo: per capire come funzionano (e come poterli progettare) occorre comprendere la fisica soggiacente, a partire dagli ardui concetti matematici di base, cui i primi due terzi del rapporto finale di ricerca sono dedicati.

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Approfondimenti

Meta_Idr_2009_12_17.pdf