德國卡爾斯魯厄大學(xué)托爾加-埃爾金和約阿希姆-費舍爾領(lǐng)導的一組物理學(xué)家2013年第一次設計出一種能夠彎曲光線(xiàn)的面料，制造出一件能夠從任何角度避開(kāi)人類(lèi)視線(xiàn)的斗篷，這引起了人類(lèi)對隱身技術(shù)極大的興趣，但鑒于我們不光有眼睛還有耳朵，僅有光隱身顯然是不夠的，聲隱身的作用同樣重要。
很快，美國北卡羅萊納杜克大學(xué)電氣和計算機工程教授Steven Cummer 2014年就發(fā)表文章宣稱(chēng)已經(jīng)研制出世界首個(gè)三維聲隱身斗篷，如今隨著(zhù)3D打印技術(shù)的進(jìn)步，這種隱身斗篷完全可以用低成本3D打印機制作出來(lái)，當然，其具體效果距離我們的想象還有很大距離。事實(shí)上，國際上有多家研究機構都在從事聲隱身技術(shù)，2011年伊利諾斯大學(xué)機械科學(xué)與工程學(xué)教授尼古拉斯·方領(lǐng)導的研究團隊也對外公開(kāi)了這種聲學(xué)隱形技術(shù)。由于這種技術(shù)的應用背景和軍工（比如聲納探測等）緊密相關(guān)，很少有相關(guān)方面的信息發(fā)布。但實(shí)際上，聲隱身技術(shù)并沒(méi)有那么神秘，其原理也并非高不可攀，而且其將來(lái)在民用方面的領(lǐng)域也有很大的前景。
聲隱身技術(shù)最關(guān)鍵的還是材料問(wèn)題，一般理論認為可能存在能夠讓物體周?chē)?/span>聲音轉彎而不反射或吸收的超材料。但是，真正找到這種超材料具有相當的難度，有些類(lèi)似于低溫超導的研究，如果找到這種超材料對人類(lèi)來(lái)說(shuō)將是極大的貢獻?，F在來(lái)說(shuō)，聲隱身主要還是尋找一種經(jīng)過(guò)特殊設計的人工材料，而在尋找新材料方面的進(jìn)展相對緩慢。
伊利諾斯大學(xué)的方教授設計的是二維圓柱形外罩，這種外罩由16個(gè)聲音線(xiàn)路構成的同心環(huán)組成，每個(gè)環(huán)擁有不同的折射指數，可以引導聲波的方向。每個(gè)環(huán)擁有不同的折射指數，這就意味著(zhù)聲波速度從外環(huán)到內環(huán)會(huì )發(fā)生變化。根據方教授的介紹，二維圓柱形外罩基本上就是一系列由隧道相連的洞穴。聲音將通過(guò)隧道進(jìn)行傳輸，這些洞穴將會(huì )讓聲波減速。但當聲波繼續前進(jìn)進(jìn)入到內環(huán)時(shí)，速度會(huì )越來(lái)越快。由于加速需要能量，因此聲波將改為沿外罩外環(huán)傳播，在聲音線(xiàn)路內由隧道引導。這種特殊構造的聲學(xué)線(xiàn)路實(shí)際上就是將聲波彎曲，使其環(huán)繞在隱形外罩的外層。當然他們這種實(shí)驗還主要集中在40KHz到80KHz的超聲頻段，距離我們20KHz以下的可聽(tīng)聲頻段還很遙遠。
杜克大學(xué)的Steven Cummer教授的研究更進(jìn)一步，這是許多帶孔塑料板重復疊加后形成的一種類(lèi)似金字塔形的物體，實(shí)驗的是三維聲隱身技術(shù)。其原理和上述類(lèi)似，只是Steven Cummer教授采用的是更加廉價(jià)的塑料和簡(jiǎn)單的結構設計。因此西班牙巴倫西亞理工學(xué)院電氣工程師何塞·桑切斯—德埃薩領(lǐng)導團隊繼續了這項實(shí)驗，依靠3D打印機的幫助用塑料制作了這類(lèi)斗篷。根據其在消聲室的實(shí)驗結果，對于8.55KHz以上的聲波就產(chǎn)生了明顯的隱身作用，這也是很大的進(jìn)步，因為12KHz以下的聲音我們都是可以聽(tīng)到的。
國內的研究也有不少進(jìn)步，某些方面已經(jīng)取得關(guān)鍵進(jìn)展，但是對于軍工領(lǐng)域至關(guān)重要的水下聲隱身技術(shù)研究還相對緩慢，這涉及到高溫高壓?jiǎn)?wèn)題，找到這種材料或者符合這種環(huán)境要求的結構設計都是很困難的事情，但是突破總是瞬間的，有時(shí)候還帶有一些運氣成分，誰(shuí)能知道一個(gè)真正的聲學(xué)諾貝爾獎的到來(lái)，會(huì )砸在哪位科學(xué)家的頭上呢？希望是我們國內聲學(xué)領(lǐng)域的眾多研究人員。
此處補充：感謝蘇州大學(xué)陳煥陽(yáng)教授提供了更多指導，陳教授從事這方面研究，正是這方面的專(zhuān)家。作者重新搜了下Nature文章，國內從事相關(guān)研究的成績(jì)斐然。陳教授的文章請參見(jiàn)：http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=216514&do=blog&quickforward=1&id=927633
參考資料
Zigoneanu, L., B.-I. Popa, and S. A.Cummer, Three-dimensional broadband omnidirectional acoustic ground cloak,Nature Materials
Weiren, Z., Changlin, D. & Xiaopeng, Z.A numerical method for designing acoustic cloak with homogeneous metamaterials.Appl. Phys. Lett.
Zhang, S., Xia, C. & Fang, N. Broadbandacoustic cloak for ultrasound waves. Phys. Rev. Lett.
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