Ett team av forskare från Yonsei University i Korea och Hokkaido University i Japan, har utvecklat en metamaterialanordning som möjliggör mycket bättre än normal ljudöverföring mellan vatten och luft. I sitt papper publicerat i Fysiska granskningsbrev , forskarna beskriver sin enhet, hur det fungerar och hur det behöver förbättras.

I vanliga fall, det är nästan omöjligt att höra undervattensljud från luften ovanför - detsamma är omvänt. Detta beror på att akustisk impedans bildar en ljudbarriär. Ljudvågor studsar av barriären, hindrar dem från att fly. I denna nya insats, forskarna applicerade en metamaterialanordning (en metasurface) på barriären som i huvudsak fungerar som en tunnel mellan vattnet och luften, så att fler ljudvågor kan passera.

Metamaterialet som teamet byggde består av ett cylindriskt yttre skal av metall som ser mycket ut som en bildäck. Den har ett gummisegmenterat membran i mitten med en vikt för att hålla det spänt. Enheten flyter på vattnet. En person som svävar över den i luften kan höra ljud under ytan som normalt inte hörs.

I vanliga fall, bara 0,1 eller 0,2 procent av ljudvågorna kan tränga igenom vatten/luftbarriären, men när de testar sin nya enhet, forskarna fann att det ökade ljudöverföringen i den utsträckning att upp till 30 procent av vågorna tog sig igenom.

Enheten kan teoretiskt användas för att hjälpa till med mänsklig kommunikation mellan människor i vattnet och dem ovanför ytan, eller att lyssna på havsdjur som rör sig nedanför - men det har två stora nackdelar som sannolikt kommer att begränsa dess användning. Den första är att den bara kan passera genom ljudvågor som kommer direkt från den - diagonala vågor studsar fortfarande bort. Det andra problemet är att det bara fungerar för ett visst begränsat frekvensområde - från cirka 600 till 800 Hz. Potentiellt, båda problemen kunde lösas genom att bygga matriser för enskilda enheter som kunde passera olika frekvenser och tillräckligt många för att täcka ett stort område.

© 2018 Tech Xplore