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美新型材料使物体水下避声呐探测实现隐身(图)

排行榜 收藏 打印 发给朋友 举报 来源: 中国国防科技信息网   发布者:宋磊
热度140票  浏览225次 【共0条评论】【我要评论 时间:2011年1月12日 15:09

  美国伊利诺伊大学机械科学与工程学科教授尼古拉斯·方(Nicholas Fang)领导的研究团队日前成功演示验证了一种声学“隐身衣”,这种“隐身衣”能够使水下物体声呐和其他超声波面前实现“隐身”。

  [本站2011年1月11日综合报道] 美国伊利诺伊大学机械科学与工程学科教授尼古拉斯·方(Nicholas Fang)领导的研究团队日前成功演示验证了一种声学“隐身衣”,这种“隐身衣”能够使水下物体在声呐和其他超声波面前实现“隐身”。

  让某种材料将声波包围在物体周围,而不是去反射或是吸收声波,这种材料已经在多年之前便被证明在理论上是可行的,但是这一概念在现实中的实现却成为了一种挑战。尼古拉斯·方教授的研究团队在《物理评论快报》上发表了一篇文章,文章详细描述了该团队的研究成果,研发出的样机能够使物体在多种类型的声波面前实现隐身。

  这种“隐身衣”采用负折射率材料制成,负折射率材料由人工合成而来,通过研究团队精心设计的工程结构从而使自身的属性进一步增强。尼古拉斯·方教授带领的研发团队设计出一种二维的圆柱形“隐身衣”,这种“隐身衣”由16个声学线圈的同心圆环构成,这种结构能够对声波产生导向作用。每个圆环都有不同的折射率,这意味着声波在从外环向内环的传播过程中,其传播速度会被改变。

  对此,尼古拉斯·方教授解释称,“基本上目前这个所谓的‘隐身衣’是由一系列的空腔阵列通过通道连接而成。当声波在通道内传播的时候,这些空腔能够将声波的速度降低。随着声波逐渐向内层圆环方向传播,其速度会越来越快。”由于速度的提高需要能量,随着能量的损耗,声波只能通过圆环通道的导向而沿着“隐身衣”的外环传播。

  研究人员拿了一个钢制圆筒来对“隐身衣”的性能进行试验。研究人员将该钢制圆筒放入水箱,圆筒的一侧放置超声波声源,另一侧放置一个传感器,然后再将圆筒置于“隐身衣”中,观察到圆筒的声呐信号最终消失。为了明确被隐身物体的自身结构在“隐身衣”环境中是否也有影响,研究人员还对不同形状、不通密度的其他物体进行了试验。试验结果表明,被隐身物体的结构对于隐身效果来讲并无关系,不同形状物体的隐身效果相近。一旦物体被“隐身衣”覆盖或包围,那么其散射效应或阴影效应则被极大减弱。

  尼古拉斯·方教授团队研究出的“隐身衣”的一大优点是其所能够屏蔽声波的波长范围十分广泛,该“隐身衣”能对频率在40千赫到80千赫之间的超声波实现声学隐身,随着未来理论的进一步完善,该“隐身衣”所能够覆盖的频率范围将达到数十兆赫以上。

  研究人员下一步计划拓展这种隐身技术的应用,从军方的秘密行动到卫生保健领域隔音。如医疗中普遍应用的超声及声波成像技术,如用负折射率材料制成的绷带或防护罩就可以有效遮蔽干扰。(中国船舶工业综合技术经济研究院 宋磊)

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