En type metamateriale-enhed, der tillader bedre vand-til-luft-lydtransmission

Et team af forskere fra Yonsei University i Korea og Hokkaido University i Japan, har udviklet en metamateriale enhed, der giver mulighed for meget bedre end normal lydoverførsel mellem vand og luft. I deres papir udgivet i Fysisk gennemgangsbreve , forskerne beskriver deres enhed, hvordan det fungerer, og hvordan det skal forbedres.

Normalt, det er næsten umuligt at høre undervandslyd fra luften ovenover - det samme gælder omvendt. Dette skyldes, at den akustiske impedans danner en lydbarriere. Lydbølger hopper af barrieren, forhindre dem i at flygte. I denne nye indsats, forskerne anvendte en metamaterialeanordning (en metasurface) på barrieren, der i det væsentlige tjener som en tunnel mellem vandet og luften, lader flere lydbølger passere igennem.

Metamateriale-enheden, som teamet byggede, består af en cylindrisk metalydre skal, der ligner en bildækfælg meget. Den har en segmenteret gummimembran i midten med en vægt for at holde den stram. Enheden flyder på vandet. En person, der svæver over det i luften, kan høre lyde fra under overfladen, som normalt ikke er hørbare.

Normalt, kun 0,1 eller 0,2 procent af lydbølgerne kan trænge igennem vand/luftbarrieren, men ved at teste deres nye enhed, forskerne fandt ud af, at det øgede lydtransmissionen i det omfang, at op til 30 procent af bølgerne kom igennem.

Enheden kunne teoretisk bruges til at hjælpe med menneskelig kommunikation mellem mennesker i vandet og dem over overfladen, eller at lytte til havdyr, der rører sig nedenfor - men det har to store ulemper, der sandsynligvis vil begrænse brugen. Den første er, at den kun er i stand til at passere gennem lydbølger, der kommer direkte fra den - diagonale bølger hoppes stadig væk. Det andet problem er, at det kun virker for et vist begrænset frekvensområde - fra cirka 600 til 800 Hz. Potentielt, begge problemer kunne løses ved at bygge arrays af individuelle enheder, der kunne passere forskellige frekvenser og nok af dem til at dække et stort område.

© 2018 Tech Xplore