Cloaking är en av de mest iögonfallande teknikerna inom sci-fi-filmer. I två Marvel -filmer 2018 Svart panter och Avengers:Infinity War , skönlitteraturlandet Wakanda, en tekniskt avancerad afrikansk nation, är skyddad från omvärlden med hjälp av metallvibranium.

Dock, i den verkliga världen, om du vill dölja något, du behöver lura inte bara ögonen, men också öronen, speciellt i undervattensmiljön. Nyligen, ett forskargrupp under ledning av prof. YANG Jun från Institute of Acoustics (IOA) vid Chinese Academy of Sciences som designat och tillverkat en 3D-akustisk mattmantel under vattnet (UACC) med hjälp av transformationsakustik. Forskningen publicerades online i Bokstäver i tillämpad fysik den 1 juni.

Som en sköld, mattmanteln är ett materialskal som kan reflektera vågor som om de reflekterar från en plan yta. Därav, det täckta målet blir oupptäckbart för undervattensdetektionsinstrument som ekolod. Med hjälp av transformationsakustik, forskargruppen färdigställde först den 2-D undervattens akustiska mattmanteln med metamaterial förra året ( Vetenskapliga rapporter , 6 april kl. 2017). Dock, denna struktur fungerar bara i två dimensioner, och blir omedelbart detekterbar när en tredje dimension introduceras.

För att lösa det här problemet, YANG Jun och hans IOA -team kombinerade transformationsakustik med en rimlig skalfaktor, utarbetat parametrarna, och redesignade enhetscellen i 2-D-kappan. De konstruerade 3D-akustiska mattmanteln under vattnet och föreslog sedan en tillverknings- och monteringsmetod för att tillverka den. 3D-kappan kan dölja ett objekt uppifrån och ner och hantera komplexa situationer, som akustisk detektering i alla riktningar.

3D-akustisk mattmantel under vattnet är en pyramid som består av åtta triangulära pyramider; varje triangulär pyramid består av 92 stålremsor med ett rektangelgitter, liknar en wafer kex. Mer levande, genom att ta bort kärnan från en stor solid pyramid, det är möjligt att gömma något säkert i det ihåliga utrymmet som finns kvar.

"För att göra en 3D-akustisk mattmantel under vattnet, forskare behövde konstruera strukturen med 2-D-period, undersöka påverkan av enhetscellens resonans, undersöka kamouflageeffekten vid provets ås, och andra problem. Dessutom, tillverkningen och monteringen av 3D-enheten krävde en mer genomarbetad design. Utvidgningen av UACC från 2-D till 3-D representerar viktiga framsteg inom tillämpad fysik, " sa YANG.

I experimentella tester, en kort gaussisk puls förökade sig mot målet täckt med mattmanteln, och vågorna spreds tillbaka mot sitt ursprung. Det dolda föremålet efterliknade framgångsrikt den reflekterande ytan och kunde inte detekteras av ljuddetekteringsteknik. Under tiden, de uppmätta akustiska tryckfälten från vertikalvy visade effektiviteten hos den designade 3D-strukturen i alla riktningar.

"Som nästa steg, vi kommer att försöka göra den 3D-akustiska mattmanteln under vattnet mindre och lättare, "sa YANG.