Maskeringsenheter spelar en avgörande roll i många sci-fi-tv-program. Forskare arbetar nu med att ta denna teknik från science fiction:s dramatiska sfär och göra den verklig. Amanda D. Hanford, vid Pennsylvania State University, tar de inledande stegen för att göra akustiska markmantlar. Dessa material omdirigerar närmande vågor runt ett föremål utan att sprida vågenergin, dölja föremålet från ljudvågorna.

Under 175:e mötet i Acoustical Society of America, hålls 7-11 maj, 2018, i Minneapolis, Minnesota, Hanford kommer att beskriva fysiken bakom en akustisk undervattenssköld som designats i hennes labb.

Hanford och hennes team gav sig ut för att konstruera ett metamaterial som kan låta ljudvågorna böja runt objektet som om det inte fanns där. Metamaterial uppvisar vanligtvis extraordinära egenskaper som inte finns i naturen, som negativ densitet. Att jobba, enhetscellen - den minsta komponenten i metamaterialet - måste vara mindre än den akustiska våglängden i studien.

"Dessa material låter som ett totalt abstrakt koncept, men matematiken visar oss att dessa egenskaper är möjliga, "Sa Hanford." Så, vi arbetar med att öppna slussarna för att se vad vi kan skapa med dessa material. "

Hittills, de flesta akustiska metamaterial har utformats för att avleda ljudvågor i luften. Hanford bestämde sig för att ta detta arbete ett steg längre och acceptera den vetenskapliga utmaningen att prova samma prestation under vattnet. Akustisk döljning under vattnet är mer komplicerat eftersom vattnet är tätare och mindre komprimerbart än luft. Dessa faktorer begränsar tekniska alternativ.

Efter flera försök, laget utformade en 3 fot lång pyramid av perforerade stålplåtar. De placerade sedan strukturen på golvet i en stor undervattensforskningstank. Inuti tanken, en källhydrofon producerade akustiska vågor mellan 7, 000 Hz och 12, 000 Hz, och flera mottagarhydrofoner runt tanken övervakade reflekterade akustiska vågor.

Den våg som reflekteras från metamaterialet matchade fasen för den reflekterade vågen från ytan. Dessutom, amplituden för den reflekterade vågen från det tillslutna föremålet minskade något. Dessa resultat visar att detta material kan få ett föremål att se osynligt ut för undervattensinstrument som ekolod.

Med linjär koordinattransformation, forskarna kunde kartlägga den plana ytan av tankens botten och bestämde att utrymmet komprimerades till två triangulära cloaking -regioner bestående av det konstruerade metamaterialet.

Dessa resultat visar potential att bidra till verkliga applikationer, som akustiska material för att dämpa ljud och framstå som osynliga under vattnet.