"Tarnkappe" kann Dinge von Sonar verstecken.

Tarnvorrichtung, ein Grundnahrungsmittel der Science Fiction (denken Sie Harry Potter), immer näher an der Realität. Forscher an der Duke University haben eine Struktur, die alles unter ihm vor Sonar zu verbergen gebaut – zumindest in Luft.

Gemacht von Platten aus perforiertem Kunststoff, ändert pyramidenförmigen Mantel die Form und die Geschwindigkeit von Schallwellen wie sie es traf. Diese Änderungen stellen die Schallwellen reflektieren von der Oberfläche die Pyramide steht auf, als ob es nicht da war.

Baue den Mantel, Lucian Zigoneanu, modelliert Bogdan-Ioan Popa und Steven Cummer der Weg Ton Wellen Act auf einem Computer. Sie versuchten mehrere simulierte Formen, und schließlich kam mit der Pyramide Design, mit Blättern, die Löcher in ihnen haben. [Siehe Video von Sound-Tarnvorrichtung in Aktion]

Löcher sind der Schlüssel

Um ihre Idee zu testen, sie stellten eine Kugel im Inneren der Pyramide und dann platziert beide in einem weitgehend leeren Raum mit einer sound-Generator und ein Mikrofon. Die Klangerzeuger machte einen "Ping", der die Pyramide abprallen würde. Ein einziges Mikrofon auf einem Gantry-wie Apparat erfasst den Klang aus Hunderten von verschiedenen Positionen.

Die Löcher mussten genau die richtige Größe, die Wellenlänge des Schalls schlagen sie angepasst werden. Ohne die Löcher würden die Schallwellen nur abprallen und zeigen das Vorhandensein der Pyramide. Mit ihnen wurden einige Schallwellen verlangsamt. Die langsameren Wellen gefolgt einen längeren Weg zurück zu einem Detektor, wie sie wäre, wenn die Pyramide gab es nicht. Die Form der reflektierten Welle aussieht wie es wäre, wenn traf es eine flache Oberfläche, die Narren Sonar in den Mantel zu denken und alles, was unter ihm ist nicht vorhanden.

Wenn Sie Sonar Ausrüstung sendet einen "Ping" oder Fledermäuse und Delfine nutzen Echoortung, sie Zeit den Schall zu sehen, wie lange davor zurück reflektiert wird. Einfach die Schallabsorption nicht funktionieren würde für der gleiche Grund alles Licht Wellenlängen absorbieren würde nicht – anstatt ein unsichtbares Objekt hätte Sie eine schwarze Gestalt.

"In [der] verbergende Problem Sie können nicht den Klang in eine andere Richtung zu reflektieren, und Sie können nicht nur aufnehmen, weil es einen Schatten wirft" Cummer erzählte Leben Wissenschaft.

Dass Tatsache Umhänge knifflige Design macht: die Wellen von Ton oder Licht müssen auf die Detektionsgerät zurückkommen – sei es Sonar Mikrofone, menschliche Augäpfel oder Radar – mit der gleichen Form und Häufigkeit sie kein Objekt in der Weise hätten.

Nächste Schritte für Sonar-Mantel

Cummer darauf hingewiesen, dass es noch einiges zu tun, bevor diese Technologie bereit wäre, ein u-Boot zu schützen.

"Die eigentliche Kicker bei dem Versuch, Übergang zum Wasser ist, dass es so viel Kontrast in das Material," sagte er. "Mit Luft und eine solide bekommt keine Schallwelle Energie in den Körper."

Im Gegensatz zu Luft, Wasser, ist so dicht, dass die Schwingungen in den Mantel bekommen, selbst und das Objekt, das Sie ausblenden möchten. Die Dichte des Wassers variiert auch mehr, so dass die Wellen sich anders verhalten und ein viel komplizierter Satz von Berechnungen erforderlich wären. Darüber hinaus fügt ein sich bewegendes Objekt eine weitere Schicht der Komplexität des Designs, da der Winkel der Schallwellen von Änderungen kommen.

Das heißt, es gibt andere Bereiche, wo ein solider Mantel als nützlich erweisen könnte. Auditorium-Design ist eine und Lösung der Probleme der vorspringenden Töne laut genug für die Leute auf den billigen Plätzen, hören, während unerwünschte Echos zu vermeiden. Cloaking bestimmter Strukturen könnte eines Tages diese Probleme lösen.

Cummer, ein Professor für elektrische und Computertechnik, begann seine wissenschaftliche Karriere Lichtwellen untersucht, aber bald in die Erforschung von Ton und verzweigt. "Wellen Wellen," sagte er.

Er wollte mit dieser Linie der Forschung zeigen, dass mittels Computer aided Design und anspruchsvolle Mathematik ein Umhänge ohne exotische Materialien bauen lassen konnte. "Wir wollten ganz allgemein zeigen, dass Transformation basierenden Ansatz mit nicht so schwer zu machen gut gestaltete Dinge getan werden kann," sagte er.

Die solide Mantel ist in der 9 März-Ausgabe der Zeitschrift Nature Materials detailliert.

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