Første undervands tæppekappe realiseret med metamateriale

Forskere ved Institute of Acoustics (IOA) under det kinesiske videnskabsakademi har designet og fremstillet en undervands akustisk tæppekappe ved hjælp af transformationsakustik, en videnskabelig førsteplads. Undersøgelsen blev offentliggjort online i Videnskabelige rapporter den 6. april.

En akustisk kappe er en materialeskal, der kan styre udbredelsesretningen af ​​lydbølger for at gøre et mål uopdagligt i et akustisk system. Tæppekappen modificerer målets akustiske signatur og efterligner det akustiske felt opnået fra et reflekterende plan, således at det tilslørede mål ikke kan skelnes fra den reflekterende overflade.

Området for transformationsakustik fokuserer på design af nye akustiske strukturer. Det viser, hvordan man kontrollerer udbredelsen af ​​akustiske bølger. Parametrene for kappeskallen kan gives ved transformationsakustik.

Imidlertid, i de fleste tilfælde, disse parametre er for komplekse til praktisk brug. For at løse dette problem, YANG Jun og hans IOA-team brugte en skaleringsfaktor og forenklede tæppekappens struktur med kun beskeden impedansmismatch. Forskerholdet brugte derefter lag af messingplader med små kanaler fyldt med vand til at konstruere modelkappen. Dette materiale besidder effektiv anisotrop massetæthed i langbølgelængderegimer.

Tæppekappens struktur, består af lagdelte messingplader, er derfor forenklet på bekostning af en vis impedansmatch. "Tæppekappen har en enhedscellestørrelse på omkring 1/40 af bølgelængden, gør den i stand til at kontrollere akustiske undervandsbølger i den dybe subbølgelængdeskala, " sagde YANG Jun.

Den foreslåede tæppekappe har vist god ydeevne i eksperimentelle resultater over et bredt frekvensområde. I test, en kort Gauss-puls udbreder sig mod en målbule, der er dækket af tæppets kappe; den spredte bølge vender derefter tilbage i tilbagespredningsretningen. Det tilslørede objekt efterligner det reflekterende plan og er umærkeligt for lyddetektering.