Вчені створили першу у світі тривимірну акустичну "шапку-невидимку"

Облаштування акустичного маскування заховало звук у 3D

За допомогою кількох аркушів перфорованого пластику інженерам з університету Дьюка (Duke University) вдалося створити першу у світі тривимірну акустичну "шапку-невидимку".

Пристрій акустичного маскування працює у всіх трьох вимірах, тобто неважливо, в якому напрямку йде звук або де знаходиться спостерігач. Можливо, у майбутньому подібний пристрій може стати засобом приховування від сонарів і локаторів.

"Завдяки цьому пристрою ми приховуємо об'єкт від звукових хвиль, - повідомив професор електротехніки та обчислювальної техніки з університету Дьюка Стівен камер. За його словами, коли звукові хвилі доходять до цієї шапки (і об'єкта, розташованого під нею - ред.), вони починають поводитися так, немов на їхньому шляху рівна поверхня".

Для досягнення своєї мети, Каммер і його колеги звернулися до області метаматеріалів - комбінації натуральних матеріалів з періодичними структурами, що використовують для досягнення неприродних властивостей. В даному випадку матеріали, які маніпулюють поведінкою звукових хвиль, - всього лише пластик і повітря. Пристрій має кілька полімерних пластин з візерунком отворів, накладених один на одного у формі піраміди.

Щоб створити необхідну ілюзію, маскуюча конструкція має змінювати траєкторію хвилі (тобто траєкторія повинна бути такою, немов звукова хвиля відбивається від плоскої поверхні).

"Спроектована нами структура виглядає дуже просто, - сказав Каммер. - Але вона набагато складніша і цікавіша, ніж здається. Нам довелося витратити багато часу на розрахунки взаємодії звукової хвилі з нашим винаходом".

Щоб перевірити здатність пристрою до маскування, дослідники сховали під ним невелику кулю, а потім "обстріляли" його короткими "чергами" звукових імпульсів з різних кутів. За допомогою мікрофона вони зафіксували реакцію хвиль на "шапку-невидимку" і зробили візуалізацію їхньої подорожі повітрям. Потім вони порівняли цей запис з реакцією хвиль на безперешкодну плоску поверхню, а також з реакцією на непокриту куля, що блокує їхній шлях. Результати чітко показують, що пристрій маскування хвилі змушує поводитися так, немов вони відбилися від рівної поверхні.

На думку Каммера, даний метод можна використовувати у багатьох комерційних додатках. "Ми проводили експерименти у повітрі, але звукові хвилі поводяться аналогічно під водою: очевидно, така "шапка-невидимка" допоможе сховатися від сонарів, - говорить учений. - Цілком можливо, що за її допомогою можна буде контролювати і архітектурну акустику, наприклад, використовувати при дизайні аудиторій чи концертних залів. Тоді ніякі сторонні впливи не зможуть зіпсувати звучання". !zn