科技日報記者 符曉波
(資料圖片僅供參考)
29日，記者從廈門大學獲悉，該校物理科學與技術學院陳煥陽教授團隊利用變換聲學和散射理論，設計出一款“聲幻覺殼”，該裝置可以欺騙聲吶或耳朵，實現聲錯覺，這一獨特技術在聲學器件設計、反聲吶探測偽裝等方面有廣闊應用前景。相關研究成果近日以《三維全向聲幻覺》為題發表在《物理評論應用》雜志上，同時被《自然》雜志作為亮點報道。
“形象地說，通過我們的裝置，聲吶會將一塊鐵探測為一條魚。”陳煥陽教授介紹，這是一個類似于高爾夫球樣的球形殼，當物體放置在這個殼體內時，探測器會將該物體誤認為另一個物體。
陳煥陽教授團隊設計的類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。廈門大學物理科學與技術學院供圖
這一技術在學術界被稱作“聲隱身術”，即通過精準調控物體散射的聲波來“欺騙”探測器，實現隱藏物體的目的。而此次陳煥陽教授團隊成果，不僅實現了“聲隱身”，還能將目標物識別為其他，產生“聲幻象”，被認為是一種“聲隱身術”的特例。
一般理論認為，實現聲隱身的關鍵在于找到能讓物體周圍的聲波轉彎而不反射或吸收的超材料，但制備這樣的超材料相當有難度。
早在2007年，陳煥陽教授發現了聲波方程與直流電導方程的一一對應關系，這一發現建立了與變換光學類似的變換聲學。此項工作入選2008年度世界物理學重大研究進展。
隨后多年，陳煥陽教授團隊持續在這一方向展開深入研究。團隊發現當殼層材料參數沿矢徑方向滿足共振條件并保證內外邊界阻抗匹配時，可以用來替代原來所需的極端各向異性材料（具有零或無窮大的數值）。經過嚴格解析計算，研究人員提出一種三維聲全向幻象，即通過精確地消除和重建聲場可將一個物體“轉換”為另一個物體。
研究人員認為，高爾夫球上的凹坑形狀和大小并不固定，這蘊含著豐富的空氣動力學和表面幾何原理。實驗人員參考經典高爾夫球的表面劃分方法,利用光敏樹脂3D打印制備了一個形似高爾夫球的“聲幻覺殼”。實驗中，當一個物體被放置在殼內時，其散射的聲波與其他物體的預期聲波相匹配，可模仿出其他物體的聲波散射場。理論預測與實驗測量結果吻合較好。
該團隊表示，這一裝置極大簡化了材料參數，適用于不同入射源及不同形狀，使聲錯覺在實際應用中更加可行。
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關鍵詞： 高爾夫球
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