Створено перший у світі акустичний плащ-невидимка, здатний приховувати об'єкти від сонара в трьох вимірах
Метаматеріали, матеріали, що мають складну структуру або структуру поверхні, вже щосили використовуються при створенні оптичних і електромагнітних пристроїв приховування, здатних зробити приховувані об'єкти невидимими в діапазоні видимого світла або в різних діапазонах електромагнітних хвиль. А нещодавно дослідникам з університету Дюка вдалося за допомогою метаматеріалу створити перший у світі плащ-невидимку, здатний зробити тривимірний об'єкт невидимим для акустичних коливань. Точно також як метаматеріали заломлюють світло, змушуючи його огинати приховує об'єкт, пристрій акустичного приховування змушує огинати об'єкт звукові хвилі.
Група, очолювана Стівеном Каммером (Steven Cummer), професором електротехніки та обчислювальної техніки, створила акустичний плащ-невидимку, використовуючи кілька пластмасових пластин, усіяних впорядкованої особливим чином ґратами отворів. Ці пластини, виготовлені за допомогою тривимірного принтера, скріплені один з одним, утворюючи щось, що нагадує за формою єгипетську піраміду. Геометрія цих пластин і місця розташування отворів дозволяють пристрою взаємодіяти зі звуковими коливаннями, які поширюються в просторі "не помічаючи" наявності пристрою.
Незважаючи на зовнішню простоту, створення пристрою акустичного приховування було досить складним заняттям, яке вимагало великої кількості часу і безлічі додаткових досліджень. Звичайно, основна частина цих досліджень проводилася на комп'ютерних моделях, які дозволили вченим з'ясувати принципи взаємодії звукових хвиль з метаматериалами різних типів.
Для перевірки працездатності створеного пристрою вчені взяли якийсь сферичний об'єкт і накрили його "пащом-невидимкою". Після цього вони почали впливати на пристрій звуковими хвилями, излучаемыми з різних точок простору і поширюються в різних напрямках. Результати взаємодії звукових хвиль з пристроєм приховування визначалися за допомогою високочутливих мікрофоном, а зібрані дані дозволили створити візуалізацію процесів поширення звукових хвиль та їх взаємодії з пристроєм приховування.
Отримані результати показали, що акустичний плащ-невидимка змусив звукові хвилі вести себе так, ніби вони відбилися від абсолютно плоскій поверхні, без найменших натяків на присутність об'єкта сферичної форми. І на відміну від акустичного плаща-невидимки, розробленого дослідниками нещодавно Технологічного інституту Карлсруе, Німеччина, який працює тільки в двох вимірах, пристрій, розроблене в університеті Дюка, працює в тривимірному просторі, незалежно від місця розташування джерела звуку і напрямки поширення звукових хвиль.
"Ми проводили наші дослідження в повітряному середовищі, але звукові хвилі поширюються по одним і тим же законам в середовищі інших газів у рідинах. Тому, одне з можливих застосувань розробленої нами технології - це системи захисту підводних об'єктів від виявлення за допомогою гідролокатора, сонара" - розповідає Стівен Камер, - "Крім того, елементи, створені на засадах акустичного плаща-невидимки, можуть бути ефективно використані для поліпшення звучання в аудиторіях і в концертних залах. Якщо в якому-небудь місці створюється відбитий звук або стояча звукова хвиля, погіршують якість звуку, то їх досить просто придушити за допомогою акустичного плаща-невидимки".