美國黑科技：基于超穎材料的3D打印“聲學全息圖

寂靜天花板

近日，來自美國杜克大學的工程師團隊研發(fā)出了一種能夠創(chuàng)建出如同視覺全息圖那般神奇的聲學“全息圖”的方法，即用3D打印聲學積木將聲波排列出來。

當談論到三維聲波時，我們知道，聲波攜帶的不單單只有聲音和音量，還有空間信息。2D圖像和3D圖像的不同點在于:后者除了擁有前者擁有的長度和寬度之外還有深度，而這能創(chuàng)建更加真實的視覺體驗。 就像視覺全息圖一樣，由聲音形成的壓力波也能以3D的模式呈現(xiàn)。

而研究人員能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標則要得益于超穎材料--由大量個體組成的合成材料--的使用。

在這種情況下，超穎材料就像是樂高積木墻。每一個小塊都由3D打印塑料制成，里邊則含有12種不同螺旋形狀的其中一種形狀。由于螺旋緊密度會對聲音傳播的方式產(chǎn)生影響，所以當它緊密度越高的時候其對聲波傳播速度的減緩程度就越大。

一個單獨的小塊不會對聲波的方向產(chǎn)生影響，它們影響的只有聲波的速度。但如果它們是以陣列的形式存在，則就能對傳播過來的聲波方向進行有效改變。

于是，研究人員能夠通過了解12種聲學積木對聲波產(chǎn)生的不同影響在聲波面前安排任何一種他們想要的模式。換句話說，聲波能在特定的距離產(chǎn)生特定的“聲學全息圖”。

雖然現(xiàn)在已經(jīng)有實現(xiàn)以上目標的技術，但杜克大學電子與計算機工程學教授Steve Cummer表示，這些技術不僅操作復雜而且還會消耗大量的能源，但他們的新辦法卻能實現(xiàn)成本更低、規(guī)模更小的目標。

這種簡單、節(jié)能的技術意味著家庭音響能夠為使用者帶來一個相當復雜但又真實的音景。對此，研究人員現(xiàn)正在跟音響行業(yè)接洽，希望能進一步研發(fā)這一技術的發(fā)展前景。另外，他們還表示，該技術還能應用到航空遙感、醫(yī)學成像以及其他超聲技術領域中。

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