Dünne Beschichtungen "Bubble" verbergen konnte u-Boote von Sonar

Blase gefüllt gummiartigen Beschichtung könnte eines Tages beitragen, u-Boote praktisch nicht nachweisbar, Sonar, sagen Forscher.

Um die Erkennung durch Sonar zu vermeiden, sind militärische u-Boote oft mit schallabsorbierenden Kacheln genannt schalltote Beschichtungen bedeckt. Diese perforiert Kautschuk, die Fliesen in der Regel etwa 1 Zoll (2.5 Zentimeter) dick sind.

In den letzten zehn Jahren hat Forschung vorgeschlagen, dass das gleiche Maß an Tarnung durch viel dünner Beschichtungen mit vakanten Hohlräume gefüllt bereitgestellt werden konnten. Wenn durch Schallwellen getroffen, leere Räume in einem elastischen Material oszillieren können in Größe, "so wird es eine Menge Energie, zerstreuen", sagte Studienautor Blei Valentin Leroy, ein Physiker an der Université Paris Diderot in Frankreich. [7-Technologien, die Kriegsführung verwandelt]

Herauszufinden, wie man solche Materialien für Stealth-Anwendungen optimieren beteiligten zuvor aufwändige Simulationen. Um das Problem zu vereinfachen, modelliert Leroy und seine Kollegen die leeren Räume in das elastische Material als kugelförmige Bläschen, mit jedem verströmt eine federnde Reaktion auf eine Schallwelle, die abhängig von seiner Größe und der Elastizität des umgebenden Materials. Diese Vereinfachung half ihnen eine Gleichung ableiten, die das Material die Schallabsorption auf einer bestimmten Frequenz optimieren könnte.

Die Forscher entwickelt einen "Blase Meta-Screen" eine weiche Schicht aus Silikon-Kautschuk, die nur 230 Mikrometer dick, ist das ein wenig mehr als das Doppelte der durchschnittlichen Breite eines menschlichen Haares ist. Die Luftblasen im Inneren wurden Zylinder messen 13 µm hoch und 24 µm breit und von 50 Mikrometer voneinander getrennt.

In Unterwasser Experimenten bombardiert die Wissenschaftler eine Meta-Bildschirm auf eine Platte aus Stahl mit Ultraschallfrequenzen von Sound gelegt. Sie fanden, dass die Meta-Bildschirm mehr als 91 Prozent der eingehenden Schallenergie abgeführt und weniger als 3 % der Schallenergie reflektiert. Zum Vergleich: wider der blanke Stahl Block 88 Prozent der Schallenergie.

"Wir haben eine einfache analytische Ausdruck dessen Vorhersagen in eine sehr gute Übereinstimmung mit numerischen Simulationen und reale Experimente sind," sagte Leroy Leben Wissenschaft. "Ich finde es spannend und schön."

Um u-Boote für die Tonfrequenzen in Sonar verwendet unsichtbar zu machen, sind größere Luftblasen erforderlich. Noch, prognostiziert die Forscher ein 0,16-Zoll-dicken (4 mm) Film mit 0,08-Zoll (2 mm) Bläschen könnte absorbieren mehr als 99 Prozent der Energie von Sonar, Abholzen reflektierten Schallwellen von mehr als 10,000-fold oder etwa 100 Mal besser als bisher möglich angenommen wurde.

Allerdings warnte trotz der Möglichkeiten "machen diese Proben wird wahrscheinlich hart, sein" Leroy.

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert Online-Jan. 6 in der Zeitschrift physische Überprüfung B.

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