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带你了解神秘的声学超材料

2015-09-09 16:15:03
作者:章盈
来源:网络

英国《简氏防务周刊》网站最近刊发的一篇报道称,俄罗斯克雷洛夫国家研究中心研制出一种类似“金属水”的新材料,拥有定制化设计的结构和密度分布,这种设计能够

    英国《简氏防务周刊》网站最近刊发的一篇报道称,俄罗斯克雷洛夫国家研究中心研制出一种类似“金属水”的新材料,拥有定制化设计的结构和密度分布,这种设计能够有效吸收和减弱声波反射信号,从而大大提高了潜艇的隐身能力。作战时,穿着“隐身衣”的潜艇躲藏在大洋深处,便成为可怕的“海洋幽灵”。
 

    “海洋幽灵”假想图

 

    这种新材料就是声学超材料,它是超材料设计思想在声学工程上的典型应用。所谓超材料,就是由亚波长结构单元组成的,具有自然界材料所没有的新颖特性的人工材料。上述这种声波超材料的新奇之处在于,通过复杂的人工手段对物质在亚波长尺度上施加影响来改变材料的声波响应性质,让声波沿给定的路径传播。此外,应用同样的超材料设计原理,还可以使光波、无线电波甚至地震波发生弯曲,被科学家誉为“由材料组成的‘材料’”,简直就是“来自星星”的万能材料。
 

    声学超材料微结构示意图

 

    理论上,披上由超材料制作的外衣,即便是体态庞大的航母,也有可能消失在声纳与电磁波的探测中。
 

    隐形航母假想图

 

    “来自星星”的超材料所具备的强大功能与广阔应用前景,引起了国内外公司及学术机构的高度重视。关注这个领域的学术机构包括美国杜克大学和英国伦敦玛丽皇后大学等。有很多企业也纷纷加入研究热潮中,如Kymeta公司、分形天线系统公司、超材料技术公司;工业企业包括Harris公司、Kyocera无线公司、EMW;大型航空航天和国防承包商包括洛克希德马丁公司、波音公司和雷神公司;甚至还有消费电子巨头三星公司。

 

    这么高大上的超材料,在国内也引起了关注。近几年,深圳光启异军突起,成为这个领域的代表,申请专利近3000件,约占全球超材料领域申请量的85%以上,在2012年就建立了世界第一条超材料生产线,其超材料产品已应用于多个领域。光启还准备研发超材料智能结构,包括地面行进装备超材料智能结构(可应用于各类汽车、轨道交通装备以及其他新型地面行进装备,功能包括结构缺陷自检测、自诊断、风险预警及高速数据传输、精确感知等)和可穿戴式超材料智能结构(可在有效保护人体的同时,大幅增强使用者的动作机能、环境感知能力、互联协同能力及生命系统管理能力)。随着全球超材料研究的不断深入,还会有更多炫酷的产品出现。


责任编辑:李玲珊

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标签: 声学超材料

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