在空氣中傳播的聲波、水遇到障礙物形成的漣漪或者地震中的沖擊波都屬于“彈性波”。這些波在物體表面或內(nèi)部通過，不會(huì)對(duì)其物質(zhì)組成造成任何永久性改變。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)1月22日?qǐng)?bào)道，最近，美國密蘇里大學(xué)工程師開發(fā)出一種能控制這些波的新型超材料，有望在醫(yī)療、軍隊(duì)和商業(yè)中應(yīng)用，對(duì)社會(huì)也有巨大的潛在利益。
“各種控制和操控亞波長聲波和彈性波的方法是很困難的，然而一旦找到了簡潔方法，其潛在應(yīng)用也是巨大的。”密蘇里大學(xué)工程學(xué)院機(jī)械與航空工程副教授黃國梁（音譯）說，“我們小組已經(jīng)開發(fā)出一種材料，如果用它來制造新設(shè)備，能感知聲音和彈性波。通過操控對(duì)我們有利的彈性波，這種材料會(huì)大大造福社會(huì)——從照相技術(shù)到軍事設(shè)備如彈性波隱形衣——其應(yīng)用可能性是無止境的。”
過去，科學(xué)家是用一種組合材料，如金屬和橡膠的組合，來有效“彎曲”和控制波。而黃和研究小組設(shè)計(jì)的超材料只有一種成分——鋼。他們用激光在一片薄鋼板上刻出“手性”花紋，一種非鏡像對(duì)稱的微觀幾何花紋，由此來控制聲波或彈性波的增強(qiáng)，如進(jìn)一步改良，還可能用在寬帶信號(hào)和超級(jí)成像設(shè)備中。這也是第一次在單一介質(zhì)上制作這種超材料。
“就目前的情況而言，這種金屬是一種被動(dòng)材料，這意味著要引入其他元素來幫我們控制發(fā)送給它的彈性波，”黃國梁說，他們小組打算引入一些能控制的元素，并證明這種材料可以用在諸多領(lǐng)域。“我們還將整合一些智能材料，如可控微芯片，讓這種材料更加主動(dòng)，這樣就能有效地‘調(diào)節(jié)’任意彈性聲波或彈性波的頻率，生成我們想要的反應(yīng)。這種操控為我們提供了能控制材料對(duì)周圍環(huán)境反應(yīng)的方法。”
黃國梁還指出，展望未來，這種能控制彈性波的材料在應(yīng)用方面有著廣闊的可能性，包括控制超分辨率傳感器、聲學(xué)與醫(yī)療聽診設(shè)備以及超透鏡等，有望大大推動(dòng)超成像技術(shù)的進(jìn)步，這些都要?dú)w功于對(duì)彈性波的集中研究。
