美国杜克大学开发出世界首个三维声隐身斗篷

[据英国工程师网站2014年3月12日报道]美国杜克大学的工程师们在军方资助下，推出了世界上第一个三维声学斗篷，该设备可以使声波绕过，斗篷内任何东西都无法用声波探测。

这个声隐身设备可以在三维任何一个角度起作用，无论声音是来自哪个方向或观察者的位置在哪里。该设备未来有望应用在声纳回避和建筑声学上等。

美国北卡罗莱纳杜克大学电气和计算机工程教授Steven Cummer表示，该斗篷的特殊之处在于针对声波隐藏对象，将这件斗篷盖在物体上，声波表现得像那里什么也没有，“仅有一个平面”。

为了达到这个目标，Cummer和他的同事们转向超材料，用天然材料的重复组合模式来实现人工属性。为了研制新的声学斗篷，操控声波行为的材料是塑料和空气。搭建起来后，该设备看起来就像几个重复模式的带孔塑料基板堆在一起，类似于一个金字塔。

为了产生下面没有物体的错觉，斗篷必须改变声波的轨迹，以匹配反射到平面上的样子。因为声音无法到达下表面，所以传递距离更短，速度必须放慢以进行补偿。

Cummer在一份声明中说：“我们建造的结构看起来简单…但我向你保证，这是一个非常复杂的结构，而且比看起来有趣。我们把大量的精力投入到计算声波将如何与之交互作用。这并不是一蹴而就的事情。”

为了测试隐身设备，研究人员用斗篷盖住一个小球体，然后从不同角度发射短的声脉冲。他们使用麦克风绘制声波响应，并制作声波在空中通过的视频。实验结果显示该斗篷在声波中的表现如同声波反射到一个空表面。

实验表明，该技术是可行的，Cummer认为这项技术有几个潜在的商业应用。我们在空气中进行了测试，水下声波也类似，所以一个显而易见的潜在应用是回避声纳，Cummer说，但礼堂、音乐厅的设计—任何地方你需要控制音响也可以应用。

这项研究受到了来自美国海军研究办公室和美国陆军研究办公室的多学科大学研究计划资助。