新型“隐声衣”让物体销声匿迹

2011-1-07 15:45 来源: 科技日报
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  所谓“隐形”即是让人看不到,但肉眼看不到的物体还是可以通过主动声呐来探测其存在。而据美国物理学家组织网1月6日(北京时间)报道,最近伊利诺斯大学一个实验室新开发出一种连声呐也探测不到的“隐声衣”,研究人员在《物理评论快报》(PRL)的一篇论文中,详细论述了这种能让物体在声呐或其他超声波探测中销声匿迹的技术。

  多年以来,将围绕物体的声音弯曲而不反射或吸收的材料只存在于理论中,真正要实现还有诸多困难。领导本次研究的贝克曼高等科技学院力学科学与工程教授尼古拉斯·方介绍称:“新技术不是科幻,也不是哈里·波特的魔法,而是一种声学外罩。它能在一个设计好的空间内,通过弯曲或扭转来控制声波。”

  该外罩是一种精心设计的、由超介质材料制造的声音线路,超材料可以加强线路结构的特性与功能。这种外罩由16个声音线路构成的同心环组成,每个环都有不同的折射指数,这就意味着声波速度从外环到内环会发生改变,可引导声波方向。

  “外罩看起来就是一系列由隧道联通的腔洞,当声音在隧道内部传播时,腔洞会减缓声波传播速度,”方说,“而传到内环,声波的速度会越来越快。”但加速需要能量,这样声波就会沿着外罩的外缘传播,被隧道内的声音线路引导。这种特殊结构的声音线路会造成声波翘曲,使其沿着外罩外层转弯。

  研究人员用钢制圆柱体对隐声外罩进行了测试。他们将圆柱体沉入水箱,水箱一边装有超声波源,另一边装有一排传感器,在将圆柱体套上外罩后它从声呐探测中消失了。进一步测试显示外罩对不同结构物体的隐声效果一样。

  该外罩的另一优点是能覆盖广泛的声波波长,目前消音效果范围是40千赫到80千赫的超声波,改进后理论上将能覆盖到几十兆赫。

  研究人员下一步计划拓展这种隐声技术的应用,从军方的秘密行动到卫生保健领域隔音。如医疗中普遍应用的超声及声波成像技术,如用超材料制成的绷带或防护罩就可以有效遮蔽干扰。

  该隐声技术也能影响非线性的声音现象。如水下物体迅速移动造成的空穴现象,或引起气泡和向心聚爆,这个问题广泛存在却难以解决。研究人员认为,利用隐声外罩则能对此加以改善。