×
Новый сверхматериал искривляет и фокусирует звук

Ученые изобрели новый вид материала со встроенными суперпараметрами: он может изгибаться, меняя формой фокусировку звуковых волн, которые проходят через него. Это открывает новые возможности для медицинской визуализации, использования персонального аудио и других акустических устройств.

 

Точная инженерия поверхности предлагает с подобным метаматериалом целый новый класс материалов, которые иногда могут делать просто невозможные вещи. Это как плащ-невидимка из научной фантастики.

 

Видео ниже демонстрирует, как команда исследователей из Университета Сассекса и Университета Бристоля собрала слой тонко сконструированного материала в виде небольших кирпичей, которые могут изменять фазы звуковых волн, проходящих через них. Это похоже на эффект, который позволяет управлять звуковыми волнами при их прохождении через деревянные духовые инструменты.

 

 

Организовав 16 различных типов кирпичей в один слой на сетке, команда оказалась в состоянии использовать звуковые волны, чтобы над динамиком смог левитировать крохотный шарик из полистирола. Команда также смогла успешно оставлять шарик в полете и при других восьми конфигурациях.

 

Что это означает на практике? Кирпичи из метаматериала работают, замедляя поступающий звук, чтобы позволить ему быть трансформированным на радость любого меломана.

 

«Мы хотим создать акустические устройства, которые манипулируют со звуком с той же легкостью и гибкостью, как ЖК-дисплеи и проекторы делают со светом», – пояснил профессор Шрирам Субраманьян, руководитель Лаборатории взаимодействия в Университете Сассекса.

 

Новый сверхматериал искривляет и фокусирует звук

 

Точно сформированные звуки используются в медицинской визуализации и терапии, а также в области потребительской аудиопродукции. Исследователи предполагают создание новых приложений, таких как создание горячих аудиоточек или фокусировка ультразвука высокой интенсивности волны, чтобы атаковать опухоли в организме.

 

Звук может лечить, а может вдохновлять. И всему этому способствует подобный метаматериал, предлагая для науки и потребительских технологий новые возможности.

 

«В будущем, я думаю, будет много интересных применений этой технологии, – сказал Брюс Дринкуотер, профессор Лаборатории ультразвука в Университете Бристоля.  – Сейчас мы работаем над тем, чтобы слои метаматериала могли быть динамически реконфигурируемыми. Это будет означать, что мы можем сделать дешевые системы обработки изображений, которые могут быть использованы как для медицинской диагностики, так и для обнаружения трещин в устройствах. И это только начало. Для любителей музыки новый метаматериал просто способен подарить новый уровень ощущения звуков».

 

Исследование команды было опубликовано в понедельник в журнале Nature Communications. Оно также предлагает дешевый и простой способ воспользоваться преимуществами новых метаматериалов.

 

«Даже наши простейшие кирпичики метаматериалов могут творит чудеса. Стоит только распечатать их на 3D-принтере и собрать в структуру, способную создавать звуковое поле с заданными параметрами, – сказал доктор Джанлука Мемолди из Университета Сассекса, который возглавлял исследование. – Вы можете думать о коробке наших кирпичиков метаматериала как о новых возможностях для акустических систем. И самое прекрасное, что вскоре вы сами сможете собрать любимый акустический комплект».

 

Автор: Степан Мазур

 

Оригинал фото: newatlas