Military Review

Hablemos de ciencia: la espuma Weir-Fellan mostró las posibilidades de crear una nueva generación de comunicaciones.

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En la sección "Hablemos de ciencia", se propone un tema para debatir sobre cómo los problemas formulados por los matemáticos pueden conducir a importantes descubrimientos científicos en el campo de la física con posibilidades posteriores de aplicar estos descubrimientos en la práctica tecnológica. Uno de los ejemplos es el problema de Kelvin formulado en el año 1887.


La tarea consistía en llenar el espacio con poliedros iguales para que la relación entre el área de superficie y el volumen del poliedro fuera mínima. El propio Kelvin (alias William Thomson) propuso como solución a su propio problema: llenar el espacio con octaedros truncados, cuerpos geométricos con caras 14 (hexágonos regulares 8 y cuadrados 6).

Casi un siglo después de esto, apareció una nueva versión de la solución al problema de Kelvin. En 1993, Denis Weir y Robert Falan propusieron llenar el espacio con un conjunto de dos tipos de poliedros, que (para el mismo volumen) tienen un número diferente de caras. Resultó que la proporción de Kelvin a Weir y Fallan pudo mejorar. La estructura, creada en forma de modelo de computadora en 1993, se llamaba espuma Weir-Fellan. Es de destacar que en la práctica Weir y Fallon no lograron obtener "su propia" espuma. Solo después de años 18, fue creado por científicos del Dublin Trinity College.

Surgió la pregunta: ¿para qué y dónde se puede usar? Además, esta pregunta se identificó incluso antes de la recepción real de "espuma". El modelo matemático fue observado por ingenieros y arquitectos. Entonces, para los Juegos Olímpicos en Beijing, utilizando el modelo de llenar el espacio con poliedros isométricos, se construyó un centro de deportes acuáticos. Los chinos anunciaron ahorros significativos en materiales de construcción durante la implementación del proyecto con una mayor participación en el uso útil del espacio.

Ahora, los científicos han descubierto que la espuma Weir-Fellan tiene una propiedad importante que le permite hacer un verdadero avance en física, es decir, en óptica.

Investigadores de la Universidad de Princeton publicaron un artículo en el que se observó la producción de espuma Weir-Phelan, seguido del estudio de sus propiedades ópticas. Resultó que cuando un haz de luz atraviesa esta espuma, ciertas longitudes de onda se bloquean. En otras palabras, la luz de varias frecuencias se refleja en la espuma, mientras que las ondas de otras frecuencias de luz visible pasan a través del material. Demasiado simplista: la parte "roja" del espectro pasa, el resto se refleja en la espuma. Este fenómeno se llama bloqueo selectivo de fotones (espacios de banda fotónica).

Los científicos declararon de inmediato que conocían una industria en la que podría aplicarse esta propiedad de la espuma Weir-Phelan. Estamos hablando de comunicaciones, transferencia de información, incluso en forma codificada. Los investigadores señalan que las capacidades de la espuma Weyr-Phelan (la estructura misma) se pueden utilizar para crear una nueva generación de herramientas de comunicación de información. Para tales medios de comunicación, como se indicó, requerirá un orden de magnitud menos energía que para el habitual de hoy. Esta declaración ya ha despertado el interés de los militares.

El efecto de los espacios de banda fotónica también se conoce en relación con los cristales, pero la espuma Weir-Fellan tiene una ventaja innegable: su dinámica al interactuar con la luz se puede programar, en contraste con un cristal estático. Es decir, la estructura "espumosa" puede reemplazar un conjunto completo de cristales para su implementación en un proyecto de transferencia de datos, la creación de dispositivos de comunicación global.
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32 comentarios
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  1. Svarog
    Svarog 19 noviembre 2019 15: 52
    -8
    Weir Fellan foam

    Sí, la humanidad en las últimas tres décadas ha ido muy lejos en ciencia ... y el ritmo de los descubrimientos solo está aumentando, ahora casi todos los días hay información sobre desarrollos / logros científicos en varios campos ... Es una pena que todos los nombres sean occidentales ... nuestros nombres son completamente No..
    1. Golovan Jack
      Golovan Jack 19 noviembre 2019 15: 57
      -4
      Cita: Svarog
      Primero en !!

      Cita: Svarog
      los apellidos son todos occidentales ... nuestros apellidos no son para nada ...

      La tuya nunca estará allí solicita Zadolbali ya se queja negativas

      Por supuesto, no entendiste nada del artículo. riendo
      1. d1m1drol
        d1m1drol 19 noviembre 2019 16: 00
        +7
        ¿Por qué principio nos dividimos entre los suyos y los nuestros?) ¿Inteligentes o hermosos?)
      2. Svarog
        Svarog 19 noviembre 2019 16: 01
        0
        Cita: Golovan Jack
        La tuya nunca estará allí

        Así es, ahora todos los suyos están allí ... con apellidos en inglés ...
        Cita: Golovan Jack
        Zadolbali ya se queja

        Estoy confundido por el estado mental de aquellos que, al estar hasta el cuello en ... ¡alegremente gritan vítores! ¡Penetración! ¡Todo esta bien!
        De acuerdo, no una percepción saludable de la realidad riendo
        1. Golovan Jack
          Golovan Jack 19 noviembre 2019 16: 03
          +5
          Cita: Svarog
          Estoy confundido por el estado mental de aquellos que están hasta el cuello en ...

          ¿Juzgas por ti mismo, probablemente?

          Cita: Svarog
          ahora hay todos los tuyos ... con apellidos ingleses ...

          Barato, "Svarog". ¿Qué entendiste del artículo? El artículo es sobre nada, prácticamente riendo
    2. lwxx
      lwxx 19 noviembre 2019 16: 09
      +9
      Cita: Svarog
      Weir Fellan foam

      Sí, en las últimas tres décadas, la humanidad ha ido muy lejos en la ciencia ... y el ritmo de los descubrimientos solo está aumentando.
      Desafortunadamente, el aumento en la tasa de descubrimiento ha disminuido, perdón por el juego de palabras, la Ley de Moore ya no es válida.
      1. Maki Avellevich
        Maki Avellevich 20 noviembre 2019 06: 59
        -1
        Cita: lwxx
        Desafortunadamente, el aumento en la tasa de descubrimiento ha disminuido, perdón por el juego de palabras, la Ley de Moore ya no es válida.

        Por otra parte, los transistores y la tendencia del progreso tecnológico general?
        excepto los transistores no hacen nada más?
        1. lwxx
          lwxx 20 noviembre 2019 07: 05
          0
          Zach Moore como ejemplo de desarrollo tecnológico. Debes admitir cuán rápido se desarrolló la ciencia y la tecnología desde finales del siglo XIX y todo el siglo XX. Y ahora el ritmo se ha desacelerado significativamente en comparación con el siglo pasado.
  2. Politruk-m
    Politruk-m 19 noviembre 2019 16: 05
    +7
    Recuerdo que las comunicaciones celulares eran una curiosidad, pero ahora, por cierto, el análogo de las comunicaciones celulares se probó por primera vez en la URSS en 50-60, pero algo no echó raíces.
    1. UserGun
      UserGun 19 noviembre 2019 16: 46
      +5
      Cita: Politruk-M
      Un análogo de la comunicación celular se probó por primera vez en la URSS en 50-60 g.


      Es incluso contrapartida No se puede llamar. Intentos de zona Bueno, tal vez aún. Nadie llama a IMTS (Servicio mejorado de telefonía móvil) un análogo de las comunicaciones celulares, aunque existió en los mismos años que Altai y otros. Y el MTS (Servicio de telefonía móvil) de Bell fue generalmente en 1946.
    2. hidrox
      hidrox 19 noviembre 2019 17: 12
      +5
      ¿Por qué no echó raíces?
      Altai y Urozhay trabajaron de manera bastante estable a nivel de comités regionales e incluso distritales: es otro asunto que el partido decidió dejar este recurso a los medios de comunicación del partido; han sido así desde finales de los años 60
      1. Doliva63
        Doliva63 19 noviembre 2019 17: 24
        +4
        Cita: hydrox
        ¿Por qué no echó raíces?
        Altai y Urozhay trabajaron de manera bastante estable a nivel de comités regionales e incluso distritales: es otro asunto que el partido decidió dejar este recurso a los medios de comunicación del partido; han sido así desde finales de los años 60

        Transgaz también tenía, a lo largo de la tubería, seguro. Así que no hay un solo comité regional, por así decirlo riendo
      2. UserGun
        UserGun 19 noviembre 2019 17: 31
        0
        Cita: hydrox
        Altai y Harvest


        Esta no es una conexión celular, esto es común extensores de radio conexión telefónica No tenían ni tienen ninguna conexión con la comunicación celular. Bueno, probablemente puedas declararlos, con un estiramiento de la nariz, para aplaudir "móvil" dispositivos, pero nada más.
    3. costo
      costo 19 noviembre 2019 17: 22
      +4
      Politruk-m: Por cierto, el análogo de la comunicación celular se probó por primera vez en la URSS en 50-60, pero algo no echó raíces.

      La comunicación celular fue inventada por Arquímedes. Se ha arraigado bien y durante más de dos mil años no es de extrañar si
  3. Fedorov
    Fedorov 19 noviembre 2019 16: 05
    +3
    Pitágoras olvidó preguntar. Y luego asumió que el universo fue construido sobre el principio de un dodecaedro.
    1. Siberia 75
      Siberia 75 19 noviembre 2019 17: 32
      +4
      Las observaciones recientes, así como los cálculos matemáticos hablan más de un toroide.
      Esta es la única figura geométrica que por el momento no contradice nuestra suma de conocimientos.
    2. Reptiloide
      Reptiloide 20 noviembre 2019 13: 04
      +1
      Cita: Fedorov
      Pitágoras olvidó preguntar. Y luego asumió que el universo fue construido sobre el principio de un dodecaedro.

      El dodecaedro, como saben, se refiere a los cuerpos de Platón, o poliedros regulares. ¡Y el octaedro truncado mencionado en el artículo --- a los cuerpos de Arquímedes (poliedros semi-regulares)! Es interesante por qué el autor no mencionó el ROMBODODECAEDR, que se refiere a los cuerpos del catalán (también poliedros semi-regulares). Después de todo, definitivamente es un paralelogramo (es decir, un cuerpo con el que es posible llenar el espacio tridimensional euclidiano sin espacios ni superposiciones). Y los paralelogramos también se llaman ... los cuerpos de Fedorov riendo guiño !
  4. Tirador de montaña
    Tirador de montaña 19 noviembre 2019 16: 25
    +8
    Una explicación bastante "poco clara" de la perspectiva de la aplicación. No soy un principiante en física, pero ¿el uso de estructuras como filtros ópticos? ¿Y cómo se puede formar esta estructura? Todo es del orden de una longitud de onda, es decir, ¡una fracción de micrón! Y la precisión también es un orden de magnitud, al menos más estricta en términos de tolerancias. Parece que esto sigue siendo un "modelo matemático" ... Ahí es cuando aprenderán a formarlo ...
    1. ltc35
      ltc35 19 noviembre 2019 17: 32
      +3
      También pensé inmediatamente en el problema de implementación. Inmediatamente surgió la analogía con las ventanas de transparencia en la fibra. Pero hay tres de ellos y el más grande en el rango infrarrojo.
    2. vadimtt
      vadimtt 20 noviembre 2019 07: 10
      0
      Además, esta "espuma" se elabora mediante transformaciones fractales en una infinidad de opciones alternativas matón
      Y los fractales han ocupado durante mucho tiempo su nicho en la ingeniería de radio, pero me dedico a la óptica de manera muy estricta y precisamente por el hecho de que puedes contar todo lo que quieras, pero darte cuenta en "hierro / vidrio / cristal" es un problema, porque no puedes trabajar mucho en microscopios de fuerza atómica. ...
  5. Magro
    Magro 19 noviembre 2019 16: 44
    -1
    ¿Es una conexión por cable, o según el principio de las estaciones de radio ordinarias, pero con una pureza selectiva, por así decirlo? ¿Has intentado ir más allá de la teoría? ??
  6. gridasov
    gridasov 19 noviembre 2019 17: 07
    +1
    Simplemente todo está claro en el texto que, dependiendo de la dimensión del cuerpo espacial local, ya sea un cubo dodecaedro o cualquier sólido platónico, etc. Las propiedades físicas de esta macroestructura cambian. Pero esto es evidente cuando se utiliza la función de un valor constante del número. En este caso, todo se basa no en justificaciones teóricas, sino en experimentos.
    1. vadimtt
      vadimtt 20 noviembre 2019 07: 11
      0
      Gridasov, los fractales lo hacen mejor, incluso los experimentos no son necesarios para confirmar riendo
      1. gridasov
        gridasov 20 noviembre 2019 11: 27
        0
        El modelo teórico con la identidad absoluta de los resultados experimentales confirmados es el criterio por el que tanto la ciencia como la ingeniería se esfuerzan. Si alguien no entiende esto, entonces es inútil hablar.
  7. Polímero
    Polímero 19 noviembre 2019 17: 30
    0
    Solo 18 años después, fue creado por científicos del Dublin Trinity College

    ¿Y de QUÉ creado?
    Demasiado simplista: la parte "roja" del espectro pasa, el resto se refleja en la espuma

    ¿Quizás la cuestión no es solo y no tanto en la estructura del material, sino en su composición? Las conclusiones del artículo no son obvias.
    Estamos hablando de comunicaciones, transferencia de información, incluso en forma codificada

    ¿En el espacio exterior o a través de la fibra? En condiciones atmosféricas, la transmisión de información por ondas de luz no es una buena idea.
  8. Rocket757
    Rocket757 19 noviembre 2019 17: 36
    +2
    La investigación científica utiliza métodos y herramientas más avanzados. Salto cualitativo en la cara. Siempre ha sido así.
  9. la paternidad
    la paternidad 19 noviembre 2019 20: 31
    0
    Hasta ahora, solo los chinos están en el negro de esta espuma. Al menos lo que ganarán o ahorrarán.
  10. Axe Matt
    Axe Matt 19 noviembre 2019 21: 39
    +1
    Muchas gracias al autor! Muy interesante tema!
  11. gato rusich
    gato rusich 19 noviembre 2019 23: 47
    0
    "... Ahorros significativos en materiales durante la implementación del proyecto ..." - un capataz "experimentado" puede hacer esto sin la "espuma Weir-Felon". "... Aumentando la proporción de uso útil del espacio ..." - durmiendo en el techo ...
  12. Dardo
    Dardo 20 noviembre 2019 00: 23
    0
    Leí en alguna parte que una tecnología de transmisión de datos similar en el segmento rojo del espectro ya está funcionando, y a distancias decentes ... parece que hay emisores infrarrojos con moduladores, penetran bastante bien en la atmósfera con menos pérdida incluso en comparación con los láseres ... Lo leí hace mucho tiempo. Si alguien sabe de lo que estoy hablando, escriba más sobre tecnología, será interesante compararlo con la información del artículo. Todavía necesito leer el original.
    1. Dardo
      Dardo 20 noviembre 2019 00: 29
      0
      Oh, encontré, extracto: "...Y, probablemente, la principal ventaja es la ausencia de dificultades fundamentales en la tecnología IR con un límite de velocidad de transmisión. Si en los sistemas de RF para usar un ancho de banda de transmisión razonable, debe usar una codificación sofisticada, que también reduce otras características del sistema (por ejemplo, la relación señal / ruido en el receptor), entonces todas estas dificultades no tienen nada que ver con los sistemas de infrarrojos. ¡Las características de velocidad del canal de transmisión en los sistemas IR están determinadas principalmente por las características técnicas de los amplificadores de modulación y las propiedades de frecuencia de los fotodiodos! Pero la tecnología, como saben, se está desarrollando a un ritmo muy rápido. Ya, cuando es poco probable que el sistema infrarrojo inalámbrico comercial más antiguo tenga 12 años, las velocidades han alcanzado 2.5 Gbit / s, y con multiplexación de longitud de onda, hasta 10 Gbit / s. Y este no es el límite. Velocidades increíbles para acceso de radio!.... "
      Si usa esta espuma en las cabezas de los emisores y receptores, entonces puede lograr un aumento aún más significativo en el rendimiento ...
      1. vadimtt
        vadimtt 20 noviembre 2019 07: 26
        0
        Y cómo aumentará la velocidad en el ultravioleta. Además, según algunos estudios, el UV cercano penetra anormalmente en la atmósfera con agua condensada y polvo fino.