中科院聲學(xué)所成功制備三維水下聲學(xué)隱身毯
6月1日,中國科學(xué)院聲學(xué)研究所噪聲與振動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員楊軍與副研究員賈晗帶領(lǐng)的超材料研究組,在期刊《應(yīng)用物理快報(bào)》(Applied Physics Letters)在線發(fā)表了最新研究成果《三維寬頻水下聲學(xué)隱身毯的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證》(Experimental demonstration of three-dimensional broadband underwater acoustic carpet cloak)。該研究組首次成功制備出三維水下聲學(xué)隱身毯樣品,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其隱身效果。 基于超材料的聲學(xué)隱身毯是一種以控制聲傳播路徑為手段的新型聲學(xué)隱身器件。 此前,該研究組在空氣中利用穿孔板結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了二維的聲學(xué)幻象(Journal of Applied Physics, http://dx.doi.org/10.1063/1.4775408),隨后進(jìn)一步在水下利用周期分布的銅片制備出二維的水下聲學(xué)隱身毯樣品,并通過聲場測量驗(yàn)證了有效性(Scientific Reports, http://www.nature.com/articles/s41598-017-00779-4)。 截至2017年底,基于超材料的新型水下隱身器件一直停留在二維狀態(tài)。然而,二維的隱身器件存在一定的局限性,從第三個(gè)方向進(jìn)行探測的聲波可以輕易發(fā)現(xiàn)隱藏目標(biāo)。 近期,該研究組通過精密的設(shè)計(jì),利用周期性互相分隔的鋼條構(gòu)建出水下八棱錐形的三維聲學(xué)隱身毯。 在水池實(shí)驗(yàn)中,研究人員將聲學(xué)隱身毯覆蓋于被隱藏目標(biāo)上,并對回波聲場進(jìn)行測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí),這個(gè)隱身體系的聲回波信號與平整反射面的聲回波信號相一致,成功實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的聲隱藏,驗(yàn)證了該隱身毯的有效性。 此外,在不同截面上,隱身體系的回波聲場表現(xiàn)一致,證明三維隱身毯可以躲過任意方向的探測聲波。 該研究所提出的三維聲學(xué)隱身毯,解決了隱身結(jié)構(gòu)中聲固耦合的問題,完善了設(shè)計(jì)并通過實(shí)驗(yàn)證明了其全向有效性,在新型聲學(xué)隱身器件的實(shí)用化進(jìn)程邁出了重要的一步,在未來水下反探測領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用前景。 |