杜克大學(xué)研制的世界上第一個三維聲學(xué)斗篷樣品
據(jù)英國工程師網(wǎng)站2014年3月12日報道 杜克大學(xué)的工程師們展示了世界上第一個三維聲學(xué)斗篷，該設(shè)備可以使聲波繞過，斗篷內(nèi)任何東西都無法用聲波探測。
這個聲隱身設(shè)備可以在三維任何一個角度起作用，無論聲音是來自哪個方向或觀察者的位置在哪里。該設(shè)備未來有望應(yīng)用在聲納回避和建筑聲學(xué)上等。這項研究發(fā)表在《Nature Materials》上。
北卡羅萊納杜克大學(xué)電氣和計算機工程教授Steven Cummer表示，該斗篷的特殊之處在于針對聲波隱藏對象，將這件斗篷蓋在物體上，聲波表現(xiàn)得像那里什么也沒有而僅有一個平面。
為了達到這個目標，Cummer和他的同事們轉(zhuǎn)向超材料，用天然材料的重復(fù)組合模式來實現(xiàn)人工屬性。為了研制新的聲學(xué)斗篷，操控聲波行為的材料是塑料和空氣。搭建起來后，該設(shè)備看起來就像幾個重復(fù)模式的帶孔塑料基板堆在一起，類似于一個金字塔。
為了產(chǎn)生下面沒有物體的錯覺，斗篷必須改變聲波的軌跡，以匹配反射到平面上的樣子。因為聲音無法到達下表面，所以傳遞距離更短，速度必須放慢以進行補償。
Cummer在一份聲明中說：“我們建造的結(jié)構(gòu)看起來簡單…但我向你保證，這是一個非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而且比看起來有趣。我們把大量的精力投入到計算聲波將如何與之交互作用。這并不是一蹴而就的事情。”
為了測試隱身設(shè)備，研究人員用斗篷蓋住一個小球體，然后從不同角度發(fā)射短的聲脈沖。他們使用麥克風(fēng)繪制聲波響應(yīng)，并制作聲波在空中通過的視頻。實驗結(jié)果顯示該斗篷在聲波中的表現(xiàn)如同聲波反射到一個空表面。
實驗表明該技術(shù)是可行的，Cummer認為這項技術(shù)有幾個潛在的商業(yè)應(yīng)用。我們在空氣中進行了測試，水下聲波也類似，所以一個顯而易見的潛在應(yīng)用是回避聲納，Cummer說，但禮堂、音樂廳的設(shè)計—任何地方你需要控制音響也可以應(yīng)用。
這項研究受到了來自美國海軍研究辦公室和美國陸軍研究辦公室的多學(xué)科大學(xué)研究計劃資助。（中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心 胡燕萍）
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