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海豚声纳系统启发新型声学软生物超材料
厦门大学张宇教授团队受海豚声纳系统启发,成功研发出一种新型声学软生物超材料。这种材料具有高声学透明度和梯度折射率,适用于水下监测和医疗超声等领域。与传统刚性超材料不同,该材料由嵌入硅酮基质中的微米级固体颗粒或液滴组成,兼具柔软性和高效声波传输能力。
这种声学软生物超材料的声折射率随夹杂物含量增加呈非线性变化,可在零点五到二兆赫频率范围内无色散稳定工作,甚至在高达二十兆赫的频率下仍能保持稳定。其高声学透明度和低界面反射损耗特性,使其在水下应用中表现出色。
此外,该材料在拉伸载荷下能承受显著变形而不变硬,适用于需要灵活性和可变形性的场合。通过机械拉伸,可以动态改变声波波束模式,实现声场有效控制。这种可调谐超材料为声学操纵应用带来了新机遇,有望用于准直、聚焦和涡流形成,增强探测、成像和通信效果。
未来,这种声学软生物超材料将集成更多智能功能,如磁力、光学或热活性粒子,实现更复杂精细的声场控制。它在声学监测、成像和通信方面的巨大潜力,预示着海洋声学和生物医学超声领域将迎来更多突破和创新。