杜克大學(xué)研制的世界上第一個(gè)三維聲學(xué)斗篷樣品
據(jù)英國(guó)工程師網(wǎng)站2014年3月12日?qǐng)?bào)道 杜克大學(xué)的工程師們展示了世界上第一個(gè)三維聲學(xué)斗篷，該設(shè)備可以使聲波繞過(guò)，斗篷內(nèi)任何東西都無(wú)法用聲波探測(cè)。
這個(gè)聲隱身設(shè)備可以在三維任何一個(gè)角度起作用，無(wú)論聲音是來(lái)自哪個(gè)方向或觀察者的位置在哪里。該設(shè)備未來(lái)有望應(yīng)用在聲納回避和建筑聲學(xué)上等。這項(xiàng)研究發(fā)表在《Nature Materials》上。
北卡羅萊納杜克大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程教授Steven Cummer表示，該斗篷的特殊之處在于針對(duì)聲波隱藏對(duì)象，將這件斗篷蓋在物體上，聲波表現(xiàn)得像那里什么也沒(méi)有而僅有一個(gè)平面。
為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，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(lái)實(shí)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(lái)后，該設(shè)備看起來(lái)就像幾個(gè)重復(fù)模式的帶孔塑料基板堆在一起，類似于一個(gè)金字塔。
為了產(chǎn)生下面沒(méi)有物體的錯(cuò)覺(jué)，斗篷必須改變聲波的軌跡，以匹配反射到平面上的樣子。因?yàn)槁曇魺o(wú)法到達(dá)下表面，所以傳遞距離更短，速度必須放慢以進(jìn)行補(bǔ)償。
Cummer在一份聲明中說(shuō)：“我們建造的結(jié)構(gòu)看起來(lái)簡(jiǎn)單…但我向你保證，這是一個(gè)非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而且比看起來(lái)有趣。我們把大量的精力投入到計(jì)算聲波將如何與之交互作用。這并不是一蹴而就的事情?！?/p>
為了測(cè)試隱身設(shè)備，研究人員用斗篷蓋住一個(gè)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(guò)的視頻。實(shí)驗(yàn)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(gè)空表面。
實(shí)驗(yàn)表明該技術(shù)是可行的，Cummer認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)有幾個(gè)潛在的商業(yè)應(yīng)用。我們?cè)诳諝庵羞M(jìn)行了測(cè)試，水下聲波也類似，所以一個(gè)顯而易見(jiàn)的潛在應(yīng)用是回避聲納，Cummer說(shuō)，但禮堂、音樂(lè)廳的設(shè)計(jì)—任何地方你需要控制音響也可以應(yīng)用。
這項(xiàng)研究受到了來(lái)自美國(guó)海軍研究辦公室和美國(guó)陸軍研究辦公室的多學(xué)科大學(xué)研究計(jì)劃資助。（中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心 胡燕萍）
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