图1 杜克大学研制的世界上第一个三维声学斗篷样品

2014年3月，美国杜克大学的工程师们展示了世界上第一个三维声学斗篷，该设备可以使声波绕过物体传播，斗篷内任何东西都无法用声波探测，从而使物体对声探测声波“透明”。这个声隐身设备可以在三维任何一个角度起作用，无论声音是来自哪个方向或观察者的位置在哪里。该设备未来有望应用在声纳回避和建筑声学上等。该斗篷的特殊之处在于针对声波隐藏对象，将这件斗篷盖在物体上，声波表现得像那里什么也没有而仅有一个平面。

为了达到这个目标，研究人员转向了超材料，用天然材料的重复组合模式来实现人工属性。为了研制新的声学斗篷，操控声波行为的材料是塑料和空气。搭建起来后，该设备看起来就像几个重复模式的带孔塑料基板堆在一起，类似于一个金字塔（如上图1）。

为了产生下面没有物体的错觉，斗篷必须改变声波的轨迹，以匹配反射到平面上的样子。因为声音无法到达下表面，所以传递距离更短，速度必须放慢以进行补偿。

研究人员表示：“声学斗篷的结构看起来简单，但是一个非常复杂的结构，而且比看起来有趣。大量的精力被投入到计算声波将如何与之交互作用。”

为了测试隐身设备，研究人员用斗篷盖住一个小球体，然后从不同角度发射短的声脉冲。他们使用麦克风绘制声波响应，并制作声波在空中通过的视频。实验结果显示该斗篷在声波中的表现如同声波反射到一个空表面。

这是2012年美国海军资助的二维“声学斗篷”的又一次突破。三维“声学斗篷”的研制成功验证了一种全新的声隐身理论，意味着一种新的隐身技术可能问世，为水下装备对抗主动声纳探测开辟了新的途径。

以前对不同的声音进行消除的技术是基于相消干扰的原理，两列声波的如果完全异相，因而其叠加就为零，这样我们就听不到声音的。而声学斗篷的原理于此有差别，它是利用声音的波形特征绕过前方的物体，并没有改变声音的形状或者方向。

二维声学斗篷原理和设计

研究人员精确地将120个圆柱体安放在一个物体周围距离其22.5厘米的位置，每个圆柱体直径在15毫米。通过这个精密设计的实验，研究人员发现在特定频率的声波（3061赫兹，约100赫兹的带宽），保持其原声源的波前模式，当这个特定的声波通过一个物体的时候，可以“优雅地滑过”物体的表面，绕过物体。研究人员表示，特定的圆柱体可以对应特定频率的声波，所以我们只要改变圆柱体的在物体周围的分布情况，比如增加圆柱体的放置数量，就可以针对另一个频率的声波，达到隐身的目的了。

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