近年来，随着声学超材料的出现，通过操控声波传播路径实现声学伪装的隐身技术引起了研究者们广泛的关注。通过借助反射平面，声学隐身毯已经成为最简易实用的隐身器件之一。
中科院噪声与振动重点实验室杨军研究员、贾晗研究员研究团队长期从事声学隐身技术研究，并取得了诸多成果。此前，该团队在空气中利用穿孔板结构实现了二维的声学幻象，随后又将其扩展到水下，制备了二维和三维的声学隐身毯，并通过正入射下的散射声场测试进行了实验验证，弥补了该研究在水下领域的空白。
在上述基础上，为进一步提升水下隐身毯在大角度入射声波下的隐身性能，该团队与中科院理化所微珠材料研究室张敬杰研究员研究团队引入轻质高强度的合成泡沫，与钢和水组合设计了三组分的超流体，实现了宽频广角有效的水下隐身毯。在设计中，研究团队利用四相模型对合成泡沫进行建模，实现了对合成泡沫声学参数的精确调控，从而达到材料参数和结构的协同调控，以满足隐身毯所需的各向异性参数。相关研究成果于2022年7月20日在线发表于国际学术期刊 Physical Review Applied。
该研究团队通过在水中周期性地交替排列合成泡沫条和钢条，构建了二维水下隐身毯，并在消声水池中进行了宽频和斜入射的实验验证。实验结果表明，这种隐身毯在宽频和斜入射下都表现出了优异的隐身性能。该隐身毯采用材料参数和结构协同设计的方式，大大拓宽了超材料所能实现的声学参数范围，也为协同调控的超材料器件的实现提供了一个典型的例子，为水声器件的实际工程应用奠定了基础。
该研究得到了广东省重点领域研究开发项目（No.2020B010190002）、国家自然科学基金（No.11874383, No.12104480）、中科院声学所前沿探索项目（No. QYTS202110）的资助。
图1 合成泡沫的形态与声学表征（图/中科院声学所）
图2 宽频广角水下隐身毯的实验验证（图/中科院声学所）
关键词：
宽频广角 隐身毯 合成泡沫 协同设计
参考文献：
Ping Zhou, et al, Underwater Carpet Cloak for Broadband and Wide-Angle Acoustic Camouflage Based on Three-Component Metafluid. Physical Review Applied 18, 014050(2022). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.18.014050.
论文链接：
https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.18.014050