五模材料可用于制造準各向同性水下聲學隱身毯

　　聲學隱身毯是一種隱形裝置，它能將放置在反射面上的物體隱藏起來，從而不會被聲波探測到。因此，聲學隱身毯在聲學通信和探測中有著重要的應用。

　　中科院噪聲與振動重點實驗室楊軍研究員團隊利用五模材料超流體設計了一種各向同性水下聲學隱身毯。相關研究成果3月5日在線發表于國際學術期刊《應用物理學快報》（Applied Physics Letters）。

　　早在2008年，人們利用線性變換方法首次提出了聲隱身毯。此后，關于聲學隱身毯的許多研究工作相繼被報道。然而，線性變換往往會產生很大的各向異性參數，導致隱身毯的阻抗很難與背景介質匹配。因此阻抗匹配是聲學隱身毯的最大挑戰。為了解決這個問題，楊軍研究員團隊使用五模材料設計了聲學隱身毯。五模材料是一種具有流體聲學性質的固體結構，即只允許存在縱波。

　　研究人員從理論上計算了隱身毯的參數，并設計了有效參數足夠接近理論值的單元。微結構的基材是鋁合金，由六邊形單元制成，阻抗與水匹配。對通過準保角變換后的單元進行組裝得到斗篷結構。基于五模材料的聲學隱身毯在較寬的頻率范圍內具有良好的仿真效果。在仿真模擬中，高斯聲束從左上側到底部中心以55度入射。底面為聲剛性邊界，其余三個為輻射邊界條件。分別研究了剛性平面、五模材料隱身毯和剛性散射體對聲波的散射情況。對于剛性散射體，入射波束被其散射后，形成兩個不同角度的波束。然而，入射波經隱身毯反射后，表現出與剛性平面反射波極高的相似性。這表明所設計的五模材料隱身毯能夠很好地隱藏物體。

所設計隱身毯的折射率分布及其離散化

　　本研究得到國家自然科學基金(No. 11874383)、中科院青促會 (No. 2017029)、聲學所英才計劃(No. QNYC201719)的資助。

五模材料微結構及最終的二維五模材料隱身毯模型

聲場仿真結果。其中(a)(b)(c)(d)分別為剛性平面、剛性散射體、理想隱身毯和五模材料隱身毯對入射聲波的散射場