前沿科技之二維聲學隱形裝置可在聲吶下隱形

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據美國物理學組織網報道，日前，美國伊利諾斯州大學科學家最新研究顯示，一種新型聲學隱形外罩可達到聲覺隱形效果。這款新穎裝置的設計者是該大學機械科學和工程系教授尼古拉斯-方(Nicholas Fang)，他帶領研究人員設計的聲學隱形裝置，可使聲吶及其它超聲波都無法探測到。
二維圓柱外罩是由16個聲音波路構成的同心環結構，可引導聲波的方向
5 n1 u& S( [3 V2 o8 ^ 尼古拉斯說：“我們并不探討科幻情節，我們是正在討論如何在一個特定的空間內控制聲波，使其發生彎曲和扭曲現象。這并非是哈利-波特的魔法！”多年以來，雖然理論上可能存在讓物體周圍的聲音彎曲而不反射或者吸收的材料，但真實地設計完成這一材料仍有很大難度。尼古拉斯研究小組發表在《物理評論快報》上的一篇文章中詳細介紹了他們最新研究的可行性原理，證實該聲學隱形外罩能夠遮擋較寬的聲波范圍。
0 z) R" b. l# A0 T; \聲學隱形外罩是由一種超材料制造，這是一種采取特殊工藝結構制造的人工材料，尼古拉斯研究小組設計了一個二維圓柱外罩，它是由16個 聲音波路構成的同心環結構，可引導聲波的方向。每個環具有不同的折射指數，這將意味著聲波速度將從外環至內環發生變化。尼古拉斯說：“基本上你所看到的一 系列洞槽都是由隧道連接，聲音將在這些隧道中傳播，洞槽設計是用于減緩聲波。當聲波繼續傳播進入內環結構時，速度便會越來越快。”
由 于聲波加速需要能量，因此聲波將改變為沿外罩外環傳播，在聲音線路內通過隧道引導。這種構造的聲學線路實際上就是使聲波發生彎曲，使其在隱形外罩的外層環 繞。在實驗中，研究人員在一個鋼筒內測試隱形外罩的能力，他們將鋼筒放入一個水箱中，水箱一側有一個超聲波源，另一側裝著一個傳感器陣列。之后，他們將隱 形外罩遮住鋼筒，此時聲吶便無法探測到該鋼筒。考慮到是否隱形目標結構是否對覆蓋現象具有重要作用，研究人員對其它各種不同形狀和密度的物體進行了測試。 尼古拉斯說：“無論你試圖隱形的物體是什么，其效果都是差不多的。我們將聲學隱形外罩蓋著隱形目標之后，物體的散射和陰影效果將顯著弱化。”
3 [: C, \; q6 N* S- |目前，這種聲學隱形外罩可以覆蓋較寬等級的聲波，該隱形裝置可實現40千赫至80千赫波段范圍下隱形，預計對該裝置改良處理之后可覆蓋至數十兆波長范圍。尼古拉斯說：“這并不僅僅是一種簡單的波長效應，你不會擁有一件能夠改變聲波頻率的隱形衣。”
% j# d8 I- v( i下 一步他們計劃將這項最新技術投入應用領域，其中包括：軍事秘密行動、隔音和醫療衛生等。例如，盡管超聲波和其它聲學成像技術在醫學領域的普遍應用，但人體 內許多物質仍對此產生干擾，并破壞超聲波圖像效果。一種使用超級材料制造的繃帶或者防護物體能夠有效地隱形一些不必要的區域，從而使掃描儀能夠更好地聚焦 于特定區域。同時，這項聲學隱形技術還可以干擾非線性聲學現象。

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