美國(guó)黑科技：基于超穎材料的3D打印“聲學(xué)全息圖

寂靜天花板

近日，來(lái)自美國(guó)杜克大學(xué)的工程師團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一種能夠創(chuàng)建出如同視覺(jué)全息圖那般神奇的聲學(xué)“全息圖”的方法，即用3D打印聲學(xué)積木將聲波排列出來(lái)。

當(dāng)談?wù)摰饺�維聲波時(shí)，我們知道，聲波攜帶的不單單只有聲音和音量，還有空間信息。2D圖像和3D圖像的不同點(diǎn)在于:后者除了擁有前者擁有的長(zhǎng)度和寬度之外還有深度，而這能創(chuàng)建更加真實(shí)的視覺(jué)體驗(yàn)。 就像視覺(jué)全息圖一樣，由聲音形成的壓力波也能以3D的模式呈現(xiàn)。

而研究人員能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)則要得益于超穎材料--由大量個(gè)體組成的合成材料--的使用。

在這種情況下，超穎材料就像是樂(lè)高積木墻。每一個(gè)小塊都由3D打印塑料制成，里邊則含有12種不同螺旋形狀的其中一種形狀。由于螺旋緊密度會(huì)對(duì)聲音傳播的方式產(chǎn)生影響，所以當(dāng)它緊密度越高的時(shí)候其對(duì)聲波傳播速度的減緩程度就越大。

一個(gè)單獨(dú)的小塊不會(huì)對(duì)聲波的方向產(chǎn)生影響，它們影響的只有聲波的速度。但如果它們是以陣列的形式存在，則就能對(duì)傳播過(guò)來(lái)的聲波方向進(jìn)行有效改變。

于是，研究人員能夠通過(guò)了解12種聲學(xué)積木對(duì)聲波產(chǎn)生的不同影響在聲波面前安排任何一種他們想要的模式。換句話說(shuō)，聲波能在特定的距離產(chǎn)生特定的“聲學(xué)全息圖”。

雖然現(xiàn)在已經(jīng)有實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)的技術(shù)，但杜克大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程學(xué)教授Steve Cummer表示，這些技術(shù)不僅操作復(fù)雜而且還會(huì)消耗大量的能源，但他們的新辦法卻能實(shí)現(xiàn)成本更低、規(guī)模更小的目標(biāo)。

這種簡(jiǎn)單、節(jié)能的技術(shù)意味著家庭音響能夠?yàn)槭褂谜邘��?lái)一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜但又真實(shí)的音景。對(duì)此，研究人員現(xiàn)正在跟音響行業(yè)接洽，希望能進(jìn)一步研發(fā)這一技術(shù)的發(fā)展前景。另外，他們還表示，該技術(shù)還能應(yīng)用到航空遙感、醫(yī)學(xué)成像以及其他超聲技術(shù)領(lǐng)域中。

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