簡介
多年以來,將圍繞物體的聲音彎曲而不反射或吸收的材料只存在於理論中,真正要實現還有諸多困難。領導本次研究的貝克曼高等科技學院力學科學與工程教授尼古拉斯·方介紹稱:“新技術不是科幻,也不是哈里·波特的魔法,而是一種聲學外罩。它能在一個設計好的空間內,通過彎曲或扭轉來控制聲波。”
特點
該外罩是一種精心設計的、由超介質材料製造的聲音線路,超材料可以加強線路結構的特性與功能。這種外罩由16個聲音線路構成的同心環組成,每個環都有不同的折射指數,這就意味著聲波速度從外環到內環會發生改變,可引導聲波方向。
“外罩看起來就是一系列由隧道聯通的腔洞,當聲音在隧道內部傳播時,腔洞會減緩聲波傳播速度,”方說,“而傳到內環,聲波的速度會越來越快。”但加速需要能量,這樣聲波就會沿著外罩的外緣傳播,被隧道內的聲音線路引導。這種特殊結構的聲音線路會造成聲波翹曲,使其沿著外罩外層轉彎。
結構
研究人員用鋼製圓柱體對隱聲外罩進行了測試。他們將圓柱體沉入水箱,水箱一邊裝有超音波源,另一邊裝有一排感測器,在將圓柱體套上外罩後它從聲吶探測中消失了。進一步測試顯示外罩對不同結構物體的隱聲效果一樣。
該外罩的另一優點是能覆蓋廣泛的聲波波長,目前消音效果範圍是40千赫到80千赫的超音波,改進後理論上將能覆蓋到幾十兆赫。
套用
研究人員下一步計畫拓展這種隱聲技術的套用,從軍方的秘密行動到衛生保健領域隔音。如醫療中普遍套用的超聲及聲波成像技術,如用超材料製成的繃帶或防護罩就可以有效遮蔽干擾。
該隱聲技術也能影響非線性的聲音現象。如水下物體迅速移動造成的空穴現象,或引起氣泡和向心聚爆,這個問題廣泛存在卻難以解決。研究人員認為,利用隱聲外罩則能對此加以改善。