Cloaking is een van de meest in het oog springende technologieën in sciencefictionfilms. In twee Marvel-films uit 2018, Zwarte Panter en Avengers:Infinity War , het fictieland Wakanda, een technologisch geavanceerde Afrikaanse natie, is afgeschermd van de buitenwereld door middel van het metalen vibranium.

Echter, in de echte wereld, als je iets wilt verbergen, je moet niet alleen de ogen bedriegen, maar ook de oren, vooral in de onderwateromgeving. Onlangs, een onderzoeksteam onder leiding van prof. YANG Jun van het Institute of Acoustics (IOA) van de Chinese Academie van Wetenschappen ontwierp en fabriceerde een 3D onderwater akoestische tapijtmantel (UACC) met behulp van transformatie-akoestiek. Het onderzoek is online gepubliceerd in Technische Natuurkunde Brieven op 1 juni

Als een schild, de tapijtmantel is een omhulsel van materiaal dat golven kan weerkaatsen alsof ze weerkaatsen op een vlak oppervlak. Vandaar, het verhulde doel wordt ondetecteerbaar voor onderwaterdetectie-instrumenten zoals sonar. Met behulp van transformatie-akoestiek, het onderzoeksteam voltooide vorig jaar voor het eerst de 2D-onderwater akoestische tapijtmantel met metamateriaal ( Wetenschappelijke rapporten , 6 april 2017). Echter, deze structuur werkt alleen in twee dimensies, en wordt onmiddellijk detecteerbaar wanneer een derde dimensie wordt geïntroduceerd.

Om dit probleem op te lossen, YANG Jun en zijn IOA-team combineerden transformatie-akoestiek met een redelijke schaalfactor, de parameters uitgewerkt, en herontworpen de eenheidscel van de 2D-mantel. Ze ontwierpen de 3D-onderwater akoestische tapijtmantel en stelden vervolgens een fabricage- en montagemethode voor om deze te vervaardigen. De 3D-mantel kan een object van boven naar beneden verbergen en omgaan met complexe situaties, zoals akoestische detectie in alle richtingen.

De 3D onderwater akoestische tapijtmantel is een piramide bestaande uit acht driehoekige piramides; elke driehoekige piramide is samengesteld uit 92 stalen strips met een rechthoekig rooster, vergelijkbaar met een wafelkoekje. levendiger, door de kern van een grote massieve piramide te verwijderen, het is mogelijk om iets veilig te verbergen in de resterende holle ruimte.

"Om een ​​3D onderwater akoestische tapijtmantel te maken, onderzoekers moesten de structuur construeren met een 2D-periode, onderzoek de invloed van de resonantie van de eenheidscel, het camouflage-effect aan de rand van het monster onderzoeken, en andere problemen. In aanvulling, de fabricage en montage van het 3D-apparaat vereiste een meer gedetailleerd ontwerp. De uitbreiding van de UACC van 2D naar 3D betekent een belangrijke vooruitgang in de toegepaste natuurkunde, " zei YANG.

Bij experimentele proeven, een korte Gauss-puls verspreidde zich naar het doel bedekt met de tapijtmantel, en de golven sloegen terug naar hun oorsprong. Het verhulde object imiteerde met succes het reflecterende oppervlak en was niet detecteerbaar door geluidsdetectietechnologie. In de tussentijd, de gemeten akoestische drukvelden vanuit het verticale aanzicht demonstreerden de effectiviteit van de ontworpen 3D-structuur in elke richting.

"Als volgende stap we zullen proberen de 3D onderwater akoestische tapijtmantel kleiner en lichter te maken, " zei YANG.