Cloaking-apparaten spelen een centrale rol in veel sci-fi televisieprogramma's. Wetenschappers werken er nu aan om deze technologie uit het dramatische rijk van science fiction te halen en het echt te maken. Amanda D. Hanford, aan de Pennsylvania State University, neemt de inleidende stappen om akoestische grondmantels te maken. Deze materialen leiden naderende golven om een ​​object heen zonder de golfenergie te verstrooien, het object verbergen voor de geluidsgolven.

Tijdens de 175e bijeenkomst van de Acoustical Society of America, wordt gehouden van 7-11 mei, 2018, in Minneapolis, Minnesota, Hanford zal de fysica beschrijven achter een akoestisch onderwaterscherm dat in haar laboratorium is ontworpen.

Hanford en haar team gingen op zoek naar een metamateriaal waarmee de geluidsgolven rond het object kunnen buigen alsof het er niet is. Metamaterialen vertonen gewoonlijk buitengewone eigenschappen die niet in de natuur voorkomen, zoals negatieve dichtheid. Werken, de eenheidscel - de kleinste component van het metamateriaal - moet kleiner zijn dan de akoestische golflengte in het onderzoek.

"Deze materialen klinken als een totaal abstract begrip, maar de wiskunde laat ons zien dat deze eigenschappen mogelijk zijn, "Zei Hanford. "Dus, we werken eraan om de sluizen te openen om te zien wat we met deze materialen kunnen creëren."

Daten, de meeste akoestische metamaterialen zijn ontworpen om geluidsgolven in de lucht af te buigen. Hanford besloot nog een stap verder te gaan en de wetenschappelijke uitdaging aan te gaan om hetzelfde onder water te proberen. Akoestische verhulling onder water is ingewikkelder omdat water dichter en minder samendrukbaar is dan lucht. Deze factoren beperken de technische mogelijkheden.

Na meerdere pogingen, het team ontwierp een 3 meter hoge piramide uit geperforeerde stalen platen. Vervolgens plaatsten ze de structuur op de vloer van een grote onderwateronderzoekstank. In de tank, een bronhydrofoon produceerde akoestische golven tussen 7, 000 Hz en 12, 000 Hz, en verschillende ontvanger-hydrofoons rond de tank bewaakten gereflecteerde akoestische golven.

De golf die door het metamateriaal werd gereflecteerd, kwam overeen met de fase van de gereflecteerde golf van het oppervlak. Aanvullend, de amplitude van de gereflecteerde golf van het verhulde object nam iets af. Deze resultaten tonen aan dat dit materiaal een object onzichtbaar kan maken voor onderwaterinstrumenten zoals sonar.

Met behulp van lineaire coördinatentransformatie, de onderzoekers waren in staat om het vlakke oppervlak van de bodem van de tank in kaart te brengen en stelden vast dat de ruimte was samengeperst in twee driehoekige verhulgebieden bestaande uit het gemanipuleerde metamateriaal.

Deze resultaten laten zien dat ze kunnen bijdragen aan toepassingen in de echte wereld, zoals akoestische materialen om geluid te dempen en onzichtbaar te lijken onder water.