6月1日，中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所噪聲與振動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員楊軍與副研究員賈晗帶領(lǐng)的超材料研究組，在《Applied Physics Letters》在線發(fā)表了最新研究成果“Experimental demonstration of three-dimensional broadband underwater acoustic carpet cloak”。該研究組首次成功制備出三維水下聲學(xué)隱身毯樣品，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其隱身效果。

基于超材料的聲學(xué)隱身毯是一種以控制聲傳播路徑為手段的新型聲學(xué)隱身器件。

此前，該研究組在空氣中利用穿孔板結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了二維的聲學(xué)幻象（Journal of Applied Physics, http://dx.doi.org/10.1063/1.4775408），隨后進(jìn)一步在水下利用周期分布的銅片制備出二維的水下聲學(xué)隱身毯樣品，并通過聲場(chǎng)測(cè)量驗(yàn)證了有效性（Scientific Reports, http://www.nature.com/articles/s41598-017-00779-4）。

截至2017年底，基于超材料的新型水下隱身器件一直停留在二維狀態(tài)。然而，二維的隱身器件存在一定的局限性，從第三個(gè)方向進(jìn)行探測(cè)的聲波可以輕易發(fā)現(xiàn)隱藏目標(biāo)。

近期，該研究組通過精密的設(shè)計(jì)，利用周期性互相分隔的鋼條構(gòu)建出水下八棱錐形的三維聲學(xué)隱身毯。

在水池實(shí)驗(yàn)中，研究人員將聲學(xué)隱身毯覆蓋于被隱藏目標(biāo)上，并對(duì)回波聲場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，這個(gè)隱身體系的聲回波信號(hào)與平整反射面的聲回波信號(hào)相一致，成功實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的聲隱藏，驗(yàn)證了該隱身毯的有效性。

此外，在不同截面上，隱身體系的回波聲場(chǎng)表現(xiàn)一致，證明三維隱身毯可以躲過任意方向的探測(cè)聲波。

圖1. 水下聲學(xué)隱身毯樣品概念圖（左）和實(shí)物圖（右）。物體可以藏匿于隱身毯底部的空間，避免被聲納探測(cè)發(fā)現(xiàn)（圖/畢亞峰）

圖2. 不同情況下測(cè)量的聲場(chǎng)，圖a為入射聲場(chǎng)，圖b-圖d分別為平面、散射體、覆蓋隱身毯后的回波場(chǎng)。圖b與圖d非常相似，證明了隱身毯的有效性（圖/畢亞峰）

該研究所提出的三維聲學(xué)隱身毯，解決了隱身結(jié)構(gòu)中聲固耦合的問題，完善了設(shè)計(jì)并通過實(shí)驗(yàn)證明了其全向有效性，在新型聲學(xué)隱身器件的實(shí)用化進(jìn)程邁出了重要的一步，在未來水下反探測(cè)領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用前景。