Разработана концепция защиты от землетрясений с помощью метаматериала

Двое учёных из Южной Кореи и Австралии представили теоретическую концепцию защиты от землетрясений с помощью метаматериала.

Суть идеи — в создании своеобразного волновода, который должен окружать фундамент здания и оберегать его от воздействия сейсмических волн. Эти волны, напомним, подразделяются на объёмные и поверхностные, причём последние имеют относительно низкую частоту и значительную амплитуду. Такие свойства придают им большую разрушительную силу.

Несложные расчёты, приведённые авторами в опубликованном на сайте arXiv препринте, показывают, что волновод — подземный барьер в виде цилиндра — при корректном подборе параметров конструкции вполне способен экспоненциально уменьшать амплитуду сейсмических волн. К упомянутым параметрам относятся толщина стенок цилиндра, а также тип и размеры простых элементов, из которых (по аналогии с периодическими оптическими метаматериалами) создаётся барьер. Примерами элементов могут служить бетонные цилиндры объёмом около одного кубического метра со стенками толщиной в ~0,1 м, в которых проделаны четыре небольших отверстия.

Схема установки барьера, окружающего некое здание, и структурный элемент этого барьера — бетонный цилиндрический резонатор (иллюстрация авторов работы).

Форма бетонных резонаторов, разумеется, не задана жёстко, и на практике можно будет применять кубические или гексагональные элементы. Разные типы конструкций просто отвечают за разные частоты сейсмических волн.

Конечно, для обычных зданий такой способ сейсмозащиты не подходит: затраты на сооружение барьера будут слишком велики.

По мнению учёных, волновод из метаматериала может устанавливаться у аэропортов, ядерных реакторов, мостов и других важных объектов.