声学隐形外罩 - 简介

声学隐形外罩是一个二维的圆柱形外罩，这种外罩由16个声音线路构成的同心环组成，每个环拥有不同的折射指数，可以引导声波的方向，让物体在声呐或其他超声波探测中销声匿迹。

声学隐形外罩 - 发明

通常情况下，水下看不到的物体可以通过声呐探测得到。但是，现在伊利诺斯大学的声学隐形技术可以让你听都听不到。由伊利诺斯大学机械科学与工程学教授尼古拉斯·方领导的研究团队2011年对外公开了这项声学隐形技术。

声学隐形外罩 - 原理

多年以来，理论认为可能存在能够让物体周围的声音转弯而不反射或吸收的材料。但是，真正实现这种概念具有相当的难度。方教授研究团队在《物理评论快报》期刊上发表研究文章，介绍了他们的可行性原型，这种声学隐形外罩可以遮挡很宽的声波范围。

声学隐形外罩由一种超材料制成，这种超材料是一种经过特殊设计的人工材料。方教授的研究团队设计了一个二维的圆柱形外罩，这种外罩由16个声音线路构成的同心环组成，可以引导声波的方向。每个环拥有不同的折射指数，这就意味着声波速度从外环到内环会发生变化。

声学隐形外罩基本上就是一系列由隧道相连的洞穴。声音将通过隧道进行传输，这些洞穴将会让声波减速。但当声波继续前进进入到内环时，速度会越来越快。由于加速需要能量，因此声波将改为沿外罩外环传播，在声音线路内由隧道引导。这种特殊构造的声学线路实际上就是将声波弯曲，使其环绕在隐形外罩的外层。

在试验中，研究团队利用一个钢制圆柱体来测试隐形外罩的性能。他们将圆柱体放入水箱中，水箱的一侧装有一个超声波源，另一侧装有一个传感器阵列。然后，他们将隐形外罩盖住圆柱体，此时再一次声呐探测已无法找到这个圆柱体。

研究人员还考虑到被隐形物体的结构是否会对声学隐形现象产生影响。因此，他们还对其他各种不同形状和密度的物体进行了测试。结果显示，不管你想隐形什么结构的物体，效果都是相似的。

声学隐形外罩 - 作用范围

声学隐形外罩的一大优点就是可以覆盖很宽范围的波长，作用范围从40千赫到80千赫的超声波。当然，改进后的作用范围理论上可覆盖数十兆赫的波长。

声学隐形外罩 - 未来应用

研究人员计划下一步将这种技术投入应用，应用领域包括军事秘密行动、隔音、医疗卫生等。比如，尽管超声波和其他声学成像技术在医学领域非常普遍，但人体内的许多东西会产生干扰，从而破坏了图像的效果。一种由超材料制成的绷带或防护物可能会隐藏一些无关区域，从而扫描仪可以集中对感兴趣区域进行检查。

此外，声学隐形技术还可以影响非线性声学现象。对于水下快速移动的物体来说，一个严重的问题就是气穴现象。研究人员相信，他们能够利用声学隐形外罩来平衡气穴现象发生区的能量，从而解决这个问题。