科技日?qǐng)?bào)記者 符曉波

(資料圖片僅供參考)

29日，記者從廈門(mén)大學(xué)獲悉，該校物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳煥陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)利用變換聲學(xué)和散射理論，設(shè)計(jì)出一款“聲幻覺(jué)殼”，該裝置可以欺騙聲吶或耳朵，實(shí)現(xiàn)聲錯(cuò)覺(jué)，這一獨(dú)特技術(shù)在聲學(xué)器件設(shè)計(jì)、反聲吶探測(cè)偽裝等方面有廣闊應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果近日以《三維全向聲幻覺(jué)》為題發(fā)表在《物理評(píng)論應(yīng)用》雜志上，同時(shí)被《自然》雜志作為亮點(diǎn)報(bào)道。

“形象地說(shuō)，通過(guò)我們的裝置，聲吶會(huì)將一塊鐵探測(cè)為一條魚(yú)?！标悷?yáng)教授介紹，這是一個(gè)類(lèi)似于高爾夫球樣的球形殼，當(dāng)物體放置在這個(gè)殼體內(nèi)時(shí)，探測(cè)器會(huì)將該物體誤認(rèn)為另一個(gè)物體。

陳煥陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的類(lèi)似高爾夫球的裝置可以改變放置在里面的物品的散射聲波。廈門(mén)大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院供圖

這一技術(shù)在學(xué)術(shù)界被稱作“聲隱身術(shù)”，即通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控物體散射的聲波來(lái)“欺騙”探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)隱藏物體的目的。而此次陳煥陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)成果，不僅實(shí)現(xiàn)了“聲隱身”，還能將目標(biāo)物識(shí)別為其他，產(chǎn)生“聲幻象”，被認(rèn)為是一種“聲隱身術(shù)”的特例。

一般理論認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)聲隱身的關(guān)鍵在于找到能讓物體周?chē)穆暡ㄞD(zhuǎn)彎而不反射或吸收的超材料，但制備這樣的超材料相當(dāng)有難度。

早在2007年，陳煥陽(yáng)教授發(fā)現(xiàn)了聲波方程與直流電導(dǎo)方程的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，這一發(fā)現(xiàn)建立了與變換光學(xué)類(lèi)似的變換聲學(xué)。此項(xiàng)工作入選2008年度世界物理學(xué)重大研究進(jìn)展。

隨后多年，陳煥陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)持續(xù)在這一方向展開(kāi)深入研究。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)殼層材料參數(shù)沿矢徑方向滿足共振條件并保證內(nèi)外邊界阻抗匹配時(shí)，可以用來(lái)替代原來(lái)所需的極端各向異性材料（具有零或無(wú)窮大的數(shù)值）。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格解析計(jì)算，研究人員提出一種三維聲全向幻象，即通過(guò)精確地消除和重建聲場(chǎng)可將一個(gè)物體“轉(zhuǎn)換”為另一個(gè)物體。

研究人員認(rèn)為，高爾夫球上的凹坑形狀和大小并不固定，這蘊(yùn)含著豐富的空氣動(dòng)力學(xué)和表面幾何原理。實(shí)驗(yàn)人員參考經(jīng)典高爾夫球的表面劃分方法,利用光敏樹(shù)脂3D打印制備了一個(gè)形似高爾夫球的“聲幻覺(jué)殼”。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)一個(gè)物體被放置在殼內(nèi)時(shí)，其散射的聲波與其他物體的預(yù)期聲波相匹配，可模仿出其他物體的聲波散射場(chǎng)。理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果吻合較好。

該團(tuán)隊(duì)表示，這一裝置極大簡(jiǎn)化了材料參數(shù)，適用于不同入射源及不同形狀，使聲錯(cuò)覺(jué)在實(shí)際應(yīng)用中更加可行。

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關(guān)鍵詞： 高爾夫球