Probablemente haya oído hablar de capas de invisibilidad que pueden ocultar objetos diminutos, incluso aquellos visible a simple vista. Ahora, los investigadores han usado los mismos tipos de metamateriales para crear uno capa acústica, una tecnología que hace que los objetos submarinos sean invisibles para el sonar y otras ondas ultrasónicas. Un metamaterial es una clase de materiales artificiales que tienen propiedades mejoradas debido a su estructura.
Crédito: L. Brian Stauffer
«No estamos hablando de ciencia ficción. Estamos hablando de controlar las ondas sonoras doblándolas y torciéndolas en un espacio de diseño”, dijo. Nicolás Colmillo, profesor de ciencia mecánica e ingeniería en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y líder del proyecto.
«Esto definitivamente no es un truco que Harry Potter está jugando», dijo en una universidad. liberar.
Fang y su equipo de investigadores diseñaron una capa cilíndrica bidimensional que consta de 16 anillos concéntricos de circuitos acústicos estructurados para guiar las ondas sonoras. Cada anillo tiene un índice de refracción diferente, lo que significa que las ondas sonoras varían en velocidad desde los anillos exteriores a los interiores. La velocidad es menor en los anillos exteriores, por lo que las ondas de sonido se propagan allí, porque se necesita más energía para moverse en los anillos interiores. Los circuitos acústicos especialmente estructurados desvían las ondas sonoras para envolverlas alrededor de las capas exteriores del manto.
«Básicamente, lo que estás viendo es una serie de cavidades que están conectadas a través de canales. El sonido se propagará dentro de esos canales, y las cavidades están diseñadas para ralentizar las ondas”, dijo Fang. «A medida que te mueves más adentro de los anillos, las ondas de sonido ganan más y más velocidad».
Las pruebas han demostrado que el manto acústico puede desviar eficazmente las ondas de ultrasonido alrededor del objeto oculto. Los investigadores sumergieron un cilindro de acero en un tanque con una fuente de ultrasonido en un lado y una red de sensores en el otro, luego colocaron el cilindro dentro del manto y lo vieron desaparecer de su sonar. Probaron otros objetos misceláneos y encontraron los mismos resultados.
«La estructura de lo que estás tratando de ocultar no importa», dijo Fang. «Simplemente vino a nuestro conocimiento entonces. Después de colocar la estructura cubierta alrededor del objeto que queríamos ocultar, el efecto de dispersión o sombreado se redujo mucho”.
También es capaz de ocultar un objeto de una amplia gama de ondas de sonido de 40 a 80 KHz y posiblemente decenas de megabytes con modificaciones.
Las aplicaciones de insonorización incluyen sigilo militar, insonorización y atención médica. Por ejemplo, el ultrasonido y otras técnicas de imágenes acústicas utilizadas en la práctica médica producen imágenes que a menudo están dañadas por elementos del cuerpo que pueden causar interferencias. Un vendaje o escudo de metamaterial podría ocultar efectivamente un área problemática para que el escáner pueda enfocarse en el área de interés.
Si bien los materiales que pueden envolver el sonido alrededor de un objeto, en lugar de reflejarlo o absorberlo, han sido teóricamente posibles durante varios años, esta es la primera vez que se demuestra.
La investigación que describe el prototipo de la capa de trabajo aparece en un papel para Cartas de Revisión Física.
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