中国科学家建造“人造黑洞” 用以吸收太阳能

据英国《新科学家杂志》报道,目前,科学家首次建造了可以吸收周围光线的人造电磁“黑洞”.该设备可吸收太阳能,可转化成为人们使用的热能或电能.

这个人造黑洞在微波频率下工作,不久之后便能吸收可见光线,是收获太阳能产生电能的一种全新方法.今年初,印度乌尔都大学的伊维根－纳瑞马诺维 (Evgenii Narimanov)和亚历山大－基尔迪谢维(Alexander Kildishev)在媒体杂志上发表一项研究,提出如何建造可以吸收光线的桌面黑洞的理论.这种人造黑洞可模拟宇宙黑洞,其强烈的重力可弯曲周围的时 空,导致周围任何物质或辐射遵循扭曲的时空,并螺旋向内被吸收.

纳瑞马诺维和基尔迪谢维认为,这种人造黑洞可使光线向该设备中心弯曲吸收.他们设计的人造黑洞是由包含着同轴环壳的中心柱构成的圆柱结构.能使光线弯曲向内的关键因素在于同轴环壳的介电常数,它可以影响电磁波的电成分,增大从外部至内部表面的光滑程度,这类似于接近黑洞的时空的弯曲度.当同轴环壳与中心柱相接触,同轴环的介电常数必须匹配中心柱,因此光线可以被吸收,而不是被反射.

目前,中国南京市东南大学的科学家崔铁军和陈强将纳瑞马诺维和基尔迪谢维的理论应用为实践,建造了一个微波频率的“人造黑洞”.该设备采用一种“超级材料”构造成60个同轴环,据悉,超级材料曾被用于制造隐身斗篷.

每个同轴环是以不同结构的电路板形式形成,同轴环之间彼此相连接,因此其介电常数非常平滑.外部的40个同轴环构成外壳,内部的20个同轴环构成吸收体.崔铁军说:“当入射的电磁波打击该设备时,电磁波将被诱导进入内部的同轴环,然后被吸收.在同轴环将把吸收的光线转变成为热量.”

纳瑞马诺维非常赞叹中国两位科学家建造的人造黑洞,他说:“我非常吃惊他们竟能如此快地建造完成人造黑洞!”

这个人造黑洞以相同的方法捕获光波并不容易,可见光波长比微波辐射的数量级要小许多.这就要求同轴环相应地需要建造得更小一些.崔铁军对他们建造的人造黑洞充满了信心,他说:“我期望这个光学黑洞能够在2009年底被广泛使用.”

像这样的人造黑洞可用于收集太阳能量,尤其是对于太阳反射镜过于漫射,难以在太阳能电池上聚集的太阳光线.光学人造黑洞则能够完全将这些光线吸收,并直接转化吸收在同轴环上的太阳能电池.纳瑞马诺维说:“如果这种设备能够有效地工作,那么以后将不再需要采用抛物线反射镜收集太阳光线.”