前沿科技之二维声学隐形装置可在声呐下隐形

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据美国物理学组织网报道，日前，美国伊利诺斯州大学科学家最新研究显示，一种新型声学隐形外罩可达到声觉隐形效果。这款新颖装置的设计者是该大学机械科学和工程系教授尼古拉斯-方(Nicholas Fang)，他带领研究人员设计的声学隐形装置，可使声呐及其它超声波都无法探测到。
& x& k1 z1 P+ a5 Q/ R 二维圆柱外罩是由16个声音波路构成的同心环结构，可引导声波的方向
尼古拉斯说：“我们并不探讨科幻情节，我们是正在讨论如何在一个特定的空间内控制声波，使其发生弯曲和扭曲现象。这并非是哈利-波特的魔法！”多年以来，虽然理论上可能存在让物体周围的声音弯曲而不反射或者吸收的材料，但真实地设计完成这一材料仍有很大难度。尼古拉斯研究小组发表在《物理评论快报》上的一篇文章中详细介绍了他们最新研究的可行性原理，证实该声学隐形外罩能够遮挡较宽的声波范围。
声学隐形外罩是由一种超材料制造，这是一种采取特殊工艺结构制造的人工材料，尼古拉斯研究小组设计了一个二维圆柱外罩，它是由16个 声音波路构成的同心环结构，可引导声波的方向。每个环具有不同的折射指数，这将意味着声波速度将从外环至内环发生变化。尼古拉斯说：“基本上你所看到的一 系列洞槽都是由隧道连接，声音将在这些隧道中传播，洞槽设计是用于减缓声波。当声波继续传播进入内环结构时，速度便会越来越快。”
由 于声波加速需要能量，因此声波将改变为沿外罩外环传播，在声音线路内通过隧道引导。这种构造的声学线路实际上就是使声波发生弯曲，使其在隐形外罩的外层环 绕。在实验中，研究人员在一个钢筒内测试隐形外罩的能力，他们将钢筒放入一个水箱中，水箱一侧有一个超声波源，另一侧装着一个传感器阵列。之后，他们将隐 形外罩遮住钢筒，此时声呐便无法探测到该钢筒。考虑到是否隐形目标结构是否对覆盖现象具有重要作用，研究人员对其它各种不同形状和密度的物体进行了测试。 尼古拉斯说：“无论你试图隐形的物体是什么，其效果都是差不多的。我们将声学隐形外罩盖着隐形目标之后，物体的散射和阴影效果将显著弱化。”
/ m" L* K# M' V# _1 d目前，这种声学隐形外罩可以覆盖较宽等级的声波，该隐形装置可实现40千赫至80千赫波段范围下隐形，预计对该装置改良处理之后可覆盖至数十兆波长范围。尼古拉斯说：“这并不仅仅是一种简单的波长效应，你不会拥有一件能够改变声波频率的隐形衣。”
下 一步他们计划将这项最新技术投入应用领域，其中包括：军事秘密行动、隔音和医疗卫生等。例如，尽管超声波和其它声学成像技术在医学领域的普遍应用，但人体 内许多物质仍对此产生干扰，并破坏超声波图像效果。一种使用超级材料制造的绷带或者防护物体能够有效地隐形一些不必要的区域，从而使扫描仪能够更好地聚焦 于特定区域。同时，这项声学隐形技术还可以干扰非线性声学现象。

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