Ιπτάμενο χαλί

Μικρογραφία ιπτάμενου χαλιού από πλαστικό, έκανε την παρθενική του πτήση σε ένα εργαστήριο στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον. Το δέκα εκατοστών φύλλο «έξυπνης διαφάνειας» μετακινείται με «κυματική ενέργεια», όπου κύματα ηλεκτρικών ρευμάτων ωθούν λεπτούς θύλακες αέρα από εμπρός προς τα πίσω στο κάτω μέρος του «μαγικού χαλιού». Το πρωτότυπο κινείται με ταχύτητα περίπου ένα εκατοστό ανά δευτερόλεπτο. Βελτιώσεις στο σχεδιασμό του θα μπορούσαν να πετύχουν ακόμα και ταχύτητα ενός μέτρου το δευτερόλεπτο.

Ο μεταπτυχιακός φοιτητήNoah Jafferis, δημιουργός της συσκευής, λέει πως εμπνεύστηκε από μία δημοσίευση στα μαθηματικά που μελέτησε λίγο μετά την έναρξη του διδακτορικού του στο Πρίνστον. Εγκατέλειψε την ιδέα ενός μοδάτου σχεδίου και εκτύπωσε ηλεκτρονικά κυκλώματα με νανο-μελάνια παράγοντας μία συσκευή που πιο πολύ μοιάζει με παραμύθι για τις «1001 Νύχτες», παρά με πρωτοποριακή τεχνολογία του 21ου αιώνα. Ο καθηγητής James Sturm, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας του Jafferis, παραδέχτηκε πως κάποιες στιγμές το σχέδιο φαινόταν παράτολμο. «Το δυσκολότερο ήταν να ελεγχθεί η ακριβής συμπεριφορά του φύλλου, όπως αυτό παραμορφωνόταν σε υψηλές συχνότητες. Χωρίς τη δυνατότητα να προβλέψουμε την ακριβή τρόπο με τον οποίο αυτό θα καμπτόταν, δεν μπορούσαμε να διοχετεύσουμε το σωστό ηλεκτρικό ρεύμα για να παραχθεί η προωστική ισχύς και να δουλέψει σωστά η συσκευή». Ακολούθησε μια διετής εργασία με αισθητήρες σε διάφορα μέρη του υλικού, ώστε να τελειοποιήσουν τις επιδόσεις μέσα από μια σειρά πολύπλοκων ανατροφοδοτήσεων.

Αφού τελικά αποκτήθηκε η απαιτούμενη γνώση, ο κυματισμός της κυματομορφής ταίριαζε με την προβλεπόμενη θεωρία και οι αέριες κινήσεις έδωσαν ζωή στο μικροσκοπικό χαλί. Στην επιστημονική δημοσίευση που περιγράφεται το σχέδιο [Traveling wave-induced aerodynamic propulsive forces using piezoelectrically deformed substrates, Appl. Phys. Lett. 99, 114102 (2011)], ο Jafferis και οι συνεργάτες του είναι αρκετά προσεκτικοί χρησιμοποιώντας την λέξη «ιπτάμενο» μέσα σε εισαγωγικά, επειδή το μηχάνημα που προκύπτει έχει περισσότερα κοινά με ένα αεροστρωματόχημα (hovercraft) παρά με ένα αεροπλάνο. «Πρέπει να παραμένει κοντά στο έδαφος», εξηγεί ο Jafferis, «επειδή ο αέρας τότε παγιδεύεται μεταξύ του φύλλου και του εδάφους. Καθώς τα κύματα μετακινούνται κατά μήκος του φύλλου, βασικά διοχετεύει τον αέρα προς τα πίσω και αυτή είναι η πηγή της ώθησης». Ο Jafferis επισημαίνει ότι το πρωτότυπο έχει περιορισμούς διότι μικροσκοπικά νήματα το προσδένουν σε βαριές μπαταρίες, ώστε να μετακινείται ελεύθερα μόνο μερικά εκατοστά. Αλλά ήδη εργάζεται για μια αναβάθμιση με χρήση ηλιακής ενέργειας, που θα μπορούσε να προσφέρει πτήση σε μεγάλες αποστάσεις. «Το πλεονέκτημα αυτού του είδους της προώσεως, είναι πως σε αντίθεση με τα τζετ, τους έλικες και τα hovercraft, δεν υπάρχουν κινούμενα στοιχεία όπως γρανάζια και τροχοί που τρίβονται μεταξύ τους», καταλήγει ο Jafferis.

Δείτε το σχετικό βίντεο.