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科学家发现可使弹性波弯曲的新型超材料

 


这种材料是使用激光在单一钢板上刻“手性”微结构图案得到的,这也是首次从单个介质中制备这种材料。(来源:黄国良) 

通过空气、物体或打破水体时产生的声波,或者地震产生的冲击波均可被认为时弹性波,这些波在材料表面或通过材料时并不会对材料产生永久性的改变。如今,密苏里大学的工程研究人员开发了一种可以控制这些波的材料,这种材料在医药、军事及商业应用方面极有可能会极大地造福社会。

“控制和操纵亚波长声学和弹性波的方法虽然非常难以掌握,但一旦掌握了这种方法,其潜在应用将非常巨大。”来自密苏里大学工程学院机械和航空航天工程的黄国良副教授介绍道。“我们团队开发了一种材料,一旦用于制造新型装置,即可感应声波和弹性波。通过控制这些对我们有利的波,我们将可以制造出对社会大有裨益的材料。

在过去,科学家们通过材料间的复合,如金属和橡胶,可以有效地“弯曲”和控制波。黄教授及其团队设计了一种单一组成的材料:钢。这种工程结构材料可以控制声波或弹性波的增加,同时也可能改进宽带信号和超成像设备。

这种材料是用激光在单一钢板上刻“手性”几何微结构图案(本身镜像不对称)得到的,这也是首次从单一介质中制备这种材料。黄教授及其团队计划引进可控元素改进这种材料,从而能提高其在许多领域的应用。

“目前,这种金属是一种被动材料,即通过在其中引进其他元素达到控制弹性波的目的。”黄教授介绍。“我们正在努力通过集成智能材料如可控芯片等,使这种材料更活跃。”

这将有效提高我们接收任何弹性声音或弹性波的频率的能力,同时产生我们希望的回应;这种操作使我们可以控制它对周围环境作出响应的方式。

黄教授继续介绍道,这种材料在控制弹性波,包括超高分辨率传感器,声学和听力医疗设备等方面拥有无限可能。它就像一个超级镜片,可以有效改善超成像系统。

 

新材料在线编译整理—— 翻译:杨超


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