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表面和界面

表面和界面

‘Cloak of silence’ design is unveiled

寂静的领域

两个独立的研究人员团队提出了制作特殊材料的方法,这些材料可以完全掩盖声音中的物体。虽然“acoustic 超材料s”尚未制作,第三支队伍现在正在尝试制造真正的披风。

These 超材料s promise to 引导声波 围绕被包裹的对象,好像对象’t there. As well as being used to conceal submarines from detection by sonar, such 超材料s could be used to improve the acoustics in concert halls.

电磁披风

在过去的几年中,物理学家表明,应该有可能创造出可用于掩盖物体免受电磁辐射(例如微波或光)影响的材料。确实,在某些非常特殊的情况下,例如“隐形斗篷”实际上已经建成。

声音随着波的传播而传播,物理学家怀疑应该有可能制造出类似的声音。“acoustic cloaks”。例如,相对容易地在数学上证明撞击在圆柱形声波罩上的声波的行为与在圆柱形隐形波罩上的电磁波几乎相同。

但是,圆柱形斗篷仅适用于垂直于圆柱轴传播的波浪—这就是为什么他们被称为“2D” cloaks. A true “3D”适用于来自各个方向的波的斗篷必须是球形的。直到最近,一些物理学家还认为3D声学披风在数学上是不可能的—但是现在,两个独立的研究人员团队表明,应该有可能

密度和可压缩性

一队,由 史蒂文·坎默 美国杜克大学(Duke University)的数学方法描述了声音如何从材料中散射出来,从而提出了一种配方,该配方定义了球形外壳的密度和可压缩性,该球形外壳将充当声学披风(物理莱特牧师 100 024301)。这些特性将必须在外壳的整个厚度上变化,并且至关重要的是,对于在不同方向上移动的声波,这些特性似乎必须有所不同。没有天然材料具有这种特性,因此,这种斗篷必须由“metamaterial”包含人造结构。

二队—香港科技大学的陈焕阳和陈婷婷—设法证明描述球形声波隐身的方程与描述球形电磁隐身的方程确实相同(应用物理来吧 91 183518)。这导致他们采用了Cummer及其同事提出的相同配方。

圆柱棒矩阵

建立声学披风的巨大挑战已被 乔斯é Sánchez-Dehesa 和西班牙瓦伦西亚理工大学的同事。该小组计算出,可以通过用圆柱状的棒状矩阵围绕要被掩盖的区域来制成圆柱状的斗篷(新物理学杂志 10 023004)。通过选择具有适当弹性的杆,并通过改变杆的半径和间距,Sánchez-Dehesa认为,可以在很宽的声频范围内实现隐身。该小组现在正在寻找适合这些杆的材料。

Sánchez-Dehesa told physicsworld.com 美国和香港的理论突破意味着应该有可能通过以Cummer,Chen和Chan提出的方法与球形矩阵包围的区域来构建球形斗篷。

在Sánchez-Dehesa’作为超材料,杆或球之间的空隙将仅包含空气,这意味着它可用于掩盖空气中的声波。这样的超材料可以用于例如在音乐厅的表面上涂层,以将声音引导出问题区域。如果空隙中填充的材料具有与水相同的声学特性,则超材料原则上可用于掩盖声纳探测系统中的潜艇。

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