Att stämma instrumenten som producerar några av våra mest outplånliga ljudvågor – gitarrer, pianon, stämband — har blivit vardagligt, förväntat, lätt.

Justera ytorna som svämmar över i dessa vågor, i realtid? Ett mycket knepigare förslag. Men en vågförändrande prototyp från University of Nebraska–Lincolns Mehrdad Negahban och Peking University-kollegor skulle kunna visa vägen – och hitta användning i applikationer som sträcker sig från förstorande signaler till desorienterande motståndare.

"Vi lever i en värld fylld av ljudvågor som hjälper oss att kommunicera, triangulera och utvärdera, sade Negahban, professor i maskin- och materialteknik. "Våra öron låter oss triangulera ljudkällan. Att lyssna på ljudvågornas reflektioner hjälper oss att karakterisera egenskaperna hos ytan som de reflekterar från.

"Tänk om vi kunde ändra dem efter behag? Skulle vi kunna använda den här ytan för att dölja en källa eller skapa en illusion?"

Även om dess potential är lockande, prototypens design är relativt okomplicerad:en yta med 32 vertikala kanaler, var och en ansluten till resonatorer som kan justeras via horisontella T-formade reglage.

Genom att förlänga eller dra in skjutreglagen för att smalna eller bredda motsvarande rör, teamet visade att prototypen dynamiskt kan omdirigera ljudvågorna som passerar genom ytan.

"Det är en så enkel idé, ", sa Negahban. "Det enda du behöver göra är att justera dessa reglage."

Även om idén om tekniska material eller ytor för att strategiskt bryta ljudvågor är väletablerad, de flesta befintliga konstruktioner är statiska, sa laget.

"Mycket av det de har gjort är inte avstämbart, " sa Negahban. "Vi tittade på det och sa, "Vi kan komma på ett sätt att kontrollera den här saken."

Datorsimuleringar som drivs av Peking Universitys Zhong Chen, en doktorand alumn från Nebraska, tillät teamet att förutsäga hur en konfiguration av rören skulle förändra vågornas brytningsvinkel. Även om teamet justerade konfigurationerna av sin 3-D-tryckta plexiglasprototyp för hand, Att integrera ett elektroniskt kontrollsystem skulle göra det möjligt för användare att enkelt göra justeringar i farten, han sa.

Samma simuleringar erbjöd en förhandstitt på vad som är möjligt när en solid yta dynamiskt kan bryta ljudvågor på ett sätt som bryter mot förväntningarna. Vissa cirkulära konfigurationer kan få lyssnare eller akustiska signalläsare att uppfatta att en struktur befinner sig någon annanstans än dess faktiska plats – och låta användare ändra dummy-platsen i realtid. Andra konfigurationer kan potentiellt lura lyssnare att tro att en stationär struktur rör sig, eller tvärtom.

"Väsentligen, du kan få det att se ut som att något inte finns där, eller det är någonstans det inte är det, ", sade Negahban. "Det kan ha militära tillämpningar. Självklart, om någon vill slå den, du vill att de ska träffa fel ställe."

Alternativt designen kunde fokusera ljudvågor på ungefär samma sätt som kupade händer hjälper en röst att bära eller en optisk lins fokuserar vågor av synligt ljus för att förstora deras signal vid en given punkt, sa Negahban. I motsats till en radiellt expanderande våg, som förlorar avsevärd energi när den färdas, en fokuserad våg behåller sin energi bättre och kan följaktligen resa längre avstånd samtidigt som den behåller en användbar signal, han sa.

"Du kan göra många saker med dessa vågor, ", sa Negahban. "Man undrar nästan varför vi inte gjorde lite mer av det här innan, men jag antar att vi bara var fastna i andra saker."

Teamet publicerade sina resultat i Journal of Physics D:Tillämpad fysik .