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原標(biāo)題：美科學(xué)家造出空中“聲波瓶”

可按預(yù)定曲線在空中彎曲聲波路徑

圖從聲源發(fā)出后，聲能形成一種三維“聲波瓶”,，瓶壁為高聲壓壁,，內(nèi)部是零壓區(qū),。瓶底壓力場(chǎng)能自行彎曲繞過(guò)三維障礙物,。

科技日?qǐng)?bào)訊美國(guó)能源部（DOE）勞倫斯·伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家新開發(fā)出一種在空中制造“聲波瓶”的技術(shù)，能讓聲波路徑按預(yù)定曲線彎曲,。這一技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用前景,，包括超聲波成像與治療、聲學(xué)隱形、懸浮與粒子操控等,。相關(guān)論文發(fā)表在最近的《自然·通訊》雜志上,。

聲波跟光波類似，都是沿一條直線傳播,，但其路徑會(huì)由于反射,、衍射或折射而彎曲。超聲醫(yī)學(xué)成像,、材料檢測(cè)就是利用了這一原理,。比如超材料就是一種能讓聲波、光波彎曲的人造納米結(jié)構(gòu),，但這些材料本身的性質(zhì)限制了它們的應(yīng)用,，尤其在生物學(xué)方面?！拔覀兿氩豢咳斯そ橘|(zhì)也能彎曲聲波場(chǎng),。”勞倫斯·伯克利實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)分部主管張祥（音譯）說(shuō),，“我們的瓶子束技術(shù)能設(shè)計(jì)并合成‘聲波瓶’,，引導(dǎo)聲波按設(shè)計(jì)的曲線通過(guò)齊性空間，而無(wú)需介質(zhì)材料或其他任何人工設(shè)計(jì)材料,?！?/p>

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)8月4日?qǐng)?bào)道，研究小組創(chuàng)造的“聲波瓶”有著三維曲線外殼,，由高聲壓壁包圍著內(nèi)部零壓區(qū),，瓶子狀的聲波集中為一束，沿著外殼曲線傳播,。聲波由直徑1.5厘米,、間隔2.5厘米的揚(yáng)聲器陣列產(chǎn)生，頻率為10千赫,。

“我們的‘聲波瓶’束技術(shù)能直接用于目前的聲學(xué)系統(tǒng),，為控制聲學(xué)能量按需流動(dòng)提供了新的自由度?！闭撐牡谝蛔髡邚堸i（音譯）說(shuō),。由于“聲波瓶”的高壓壁施加了一個(gè)拉力，聲波不能從瓶?jī)?nèi)零壓區(qū)通過(guò),，由此可作為一種聲學(xué)捕獲器,。而且瓶束不受內(nèi)部任何障礙影響，當(dāng)其傳播路徑被障礙物擋住時(shí),，還能自行恢復(fù),。研究人員用一根鋼棒驗(yàn)證了這一點(diǎn),。

論文合著者李同倉(cāng)（音譯）說(shuō)，“聲波瓶”束開辟了廣泛的新用途,，比如接近藏在障礙物后面的目標(biāo),、聲學(xué)成像、可通過(guò)不均勻媒介的治療超聲波等,。它還可用作一種隱身設(shè)備,，改變聲波路徑，繞過(guò)目標(biāo)后恢復(fù)原狀,，讓聲吶系統(tǒng)無(wú)法發(fā)現(xiàn)目標(biāo),。

此外，“聲波瓶”束還能用于聲駐波三維打印和聲懸浮,。論文合著者朱杰（音譯）說(shuō)：“我們的‘聲波瓶’束能帶來(lái)更穩(wěn)定,、真實(shí)的三維圖像，聲波束沿曲線路徑衍射時(shí),，其運(yùn)動(dòng)更自由,。而且與其他聲懸浮技術(shù)相比，我們還能懸浮更大的三維物體,?！?/p>

論文合著者、研究小組成員楊隋（音譯）指出,，捕獲比半波長(zhǎng)更大物體的能力,，可讓“聲學(xué)瓶”束成為材料研究中一種更重要的新工具?！斑@種巨型聲波‘陷阱’有望帶來(lái)化學(xué),、材料學(xué)、生物科學(xué)等各方面的新技術(shù)和設(shè)備,，比如造一個(gè)三維瓶狀的聲波‘陷阱’,，把它作為微型化學(xué)反應(yīng)器，控制生物運(yùn)輸設(shè)備等,?！?（常麗君）