Se propone un procedimiento para obtener trabajo a partir del efecto Casimir.

El gráfico representa la sección transversal de dos láminas metálicas ranuradas. Las superficies internas paralelas experimentan la fuerza de Casimir. Si la lámina B permanece fija y la lámina A sólo puede moverse en la dirección indicada, la componente de la fuerza de Casimir en dicha dirección producirá un desplazamiento de A respecto a B. Este hecho puede utilizarse para diseñar motores. Aquí propondremos dos posibles configuración

Procedimiento para la utilización de la fuerza de Casimir.

La presente invención se refiere a un procedimiento que permite la construcción de motores utilizando el efecto Casimir.

Antecedentes de la invención

Existen descripciones, alguna de ellas patentada, de dispositivos que permitirían obtener energía utilizando el efecto Casimir. Ninguno de ellos se ha construido jamás y, en cualquier caso, ninguno tiene nada que ver con el procedimiento que aquí se propone, salvo por la utilización del fenómeno físico mencionado.

Descripción de la invención

En la Figura 1 se representa la sección transversal de dos láminas metálicas paralelas, A y B. La fuerza de Casimir, F, entre estas láminas varía inversamente con la cuarta potencia de la distancia que las separa. Se ha medido a distancias del orden de 1 μ m y menores. Si la lámina B permanece fija y se restringe el movimiento de la lámina A, de modo que sólo pueda moverse en la dirección de la flecha, la componente F_L de la fuerza de Casimir causará el desplazamiento de la lámina A en dicha dirección.

En la Figura 2 se representan, en sección transversal, dos láminas metálicas, o con un recubrimiento metálico en las caras enfrentadas. Dichas caras enfrentadas presentan un ranurado triangular, en virtud del cual tenemos una situación como la descrita en la Figura 1, pero multiplicada. El efecto, en cualquier caso, sería el deslizamiento de la lámina A en la dirección indicada por la flecha, si B permanece fija y A sólo puede moverse en dicha dirección. Las redes de difracción que se construyen en la actualidad, aunque con criterios de planaridad más exigentes, serían una buena realización de las láminas que estamos describiendo. Parámetros normales de dichas redes son un ángulo W = 6º y una densidad de ranuras N = 1.200/mm. La inversa de N sería la longitud L que aparece en la Figura 2. Los cálculos realizados en condiciones ideales, es decir, sin aplicar correcciones, irrelevantes aquí, muestran que la componente de la fuerza sobre la lámina A en la dirección del movimiento, y causa del mismo, vale, por cada centímetro cuadrado de lámina, 1,64 dinas si la separación D vale 100 nm, descendiendo a 0,23 dinas por centímetro cuadrado si se duplica la separación y a 0,025 dinas por centímetro cuadrado si se cuadruplica (D = 400 nm).

Los resultados que acabo de exponer permiten la realización de dispositivos que aportan una fuerza (o un momento) de manera continua, es decir, la realización de motores.

Descripción de realizaciones preferidas

En la Figura 3 se representan dos discos metálicos enfrentados. Uno de ellos, el de la derecha, está fijo. El de la izquierda puede girar libremente alrededor de su eje. Las caras enfrentadas, según se aprecia en el detalle, están ranuradas radialmente. Este ranurado es, naturalmente, de paso decreciente a medida que nos vamos aproximando al centro de los discos. De lo anteriormente expuesto deducimos la generación de un par, dirigido sobre el eje del disco móvil, cuyo valor dependerá de los parámetros del ranurado, de su extensión en cada disco y de la separación de los discos. Para unos discos de lcm de radio, ranurados a 6º a partir de 0,5 cm desde el eje, de modo que sea N = 1,200/mm en el borde del disco (cuando el radio vale 1 cm) y N = 2.400/mm cuando el radio vale 0,5 cm, el par proporcionado vale alrededor de 0,4 din.cm si la separación entre los discos es 200 nm, reduciéndose unas siete veces cuando la separación se duplica.

En la Figura 4 se representan, en sección transversal, dos cilindros metálicos uecos concéntricos, fijo el exterior, pudiendo girar libremente el interior alrededor de su eje.

Las superficies enfrentadas, es decir, la interna del exterior y la externa del interior, están ranuradas en dirección perpendicular al dibujo, es decir, en la dirección del eje de los cilindros, según se ve en el detalle. Esta configuración aportará un momento al eje móvil que dependerá de los parámetros del ranurado, de la separación de las superficies enfrentadas, del área de dichas superficies y, por último, del radio de los cilindros. Es fácil obtener una estimación de su valor.

1. Procedimiento para la utilización de la fuerza de Casimir, basado en el aprovechamiento de la componente lateral de la misma, caracterizado por la disposición dos láminas metálicas en paralelo, inclinadas un cierto ángulo, definido en un plano perpendicular a ambas, respecto a una dirección contenida en dicho plano, que es la del movimiento que se desea conseguir. Este movimiento se consigue inmovilizando una de las láminas y restringiendo el movimiento de la otra, de modo que sólo pueda moverse en dicha dirección. Dimensionando dichas láminas de modo que, en su movimiento relativo, se esquive el contacto entre ambas, se puede aprovechar esta disposición, prolongándola en la dirección del movimiento con más láminas fijas dispuestas como la primera, a continuación de la misma, para conseguir que la componente F_L, en la dirección permitida, de la fuerza de Casimir, F, actúe sobre la lámina móvil continuadamente.

2. Procedimiento para la utilización de la fuerza de Casimir, basado en el aprovechamiento de la componente lateral de la misma, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que se disponen dos placas en paralelo, la una frente a la otra. Sobre las superficies enfrentadas de ambas placas se ha llevado a cabo un estriado similar al denominado en diente de sierra en las redes de difracción, es decir, constituido por surcos rectos paralelos, configurados de tal modo que, si nos desplazásemos por la superficie en dirección perpendicular a los mismos, encontraríamos una rampa plana que desciende hasta una cierta profundidad seguida de una subida abrupta hasta el nivel de la superficie original, nuevo descenso en rampa, y así sucesivamente; los planos de estas rampas se identifican con las láminas metálicas de la reivindicación 1, por lo que las placas deben ser metálicas o presentar un recubrimiento metálico en las caras enfrentadas. La geometría de las estrías viene determinada por el ángulo de bajada de la rampa, w, y por la anchura de la estría, L, valores que, juntos, determinan la profundidad máxima de la estría; las placas se disponen a una distancia D, medida entre los planos definidos por las crestas de los surcos, o sea, entre los planos originales, de tal manera que los surcos de las superficies enfrentadas sean paralelos, y de modo que los planos de las rampas lo sean también. De las dos placas, una permanece fija, y el movimiento de la otra se restringe a la dirección paralela a los planos originales y perpendicular a las estrías.

3. Procedimiento para la utilización de la fuerza de Casimir, basado en el aprovechamiento de la componente lateral de la misma, según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que la distancia D es del orden de 100 nm o inferior, la densidad de surcos es del orden de 1200/mm, o más, de modo que L es del orden de 0,8 μm, o menos, y el ángulo de la rampa, w, es del orden de 6º, o menos, de modo que las profundidades de surco son del orden de 80 nm o inferiores.

4. Procedimiento para la utilización de la fuerza de Casimir, basado en el aprovechamiento de la componente lateral de la misma, según las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado por el hecho de que las placas son circulares, es decir, son discos, y el estriado se lleva a cabo en dirección radial. Para cada elemento de ambas superficies enfrentadas son válidas las consideraciones de las citadas reivindicaciones. Si se desea aprovechar toda la superficie de tales discos la anchura L de las estrías debe decrecer desde el borde al centro y, por lo tanto, deben también variar el ángulo w y/o la profundidad máxima de los surcos. De los dos discos, uno permanece fijo y al otro se le permite el giro alrededor del eje, común, de ambos.

5. Procedimiento para la utilización de la fuerza de Casimir, basado en el aprovechamiento de la componente lateral de la misma, según las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado por el hecho de que las superficies enfrentadas y, por tanto, aquellas sobre las que se lleva a cabo el estriado, son la superficie interna de un tubo cilíndrico y la superficie lateral externa de otro tubo cilíndrico que se introduce en el primero, siendo coaxiales ambos elementos. Para cada elemento de ambas superficies enfrentadas son válidas las consideraciones de las citadas reivindicaciones. La dirección de los estriados es longitudinal, o sea, paralela al eje común de ambas superficies cilíndricas y el elemento móvil es, en este caso, el interior, al que se le permite girar sobre su eje.