Ученые из Университета Коннектикута создали революционный акустический метаматериал, который может управлять звуковыми волнами с практически бесконечным числом конфигураций. Материал способен в реальном времени изгибать, демпфировать или фокусировать звук, преодолевая ограничения традиционных метаматериалов с фиксированными свойствами.
Материал представляет собой сетку 11×11 асимметричных столбов с вогнутыми гранями, напоминающими огрызок яблока. Каждый столб управляется индивидуальным двигателем, позволяющим точно регулировать его положение с шагом в один градус. Изменяя ориентацию столбов, инженеры могут мгновенно адаптировать свойства материала.
«Это дает нам больше конфигураций, чем число атомов во Вселенной», — отмечает руководитель исследования Усама Р. Билал. Звуковые волны, проходя через решетку, отражаются от вогнутых поверхностей, что позволяет программировать материал для выполнения различных задач.
Одно из ключевых применений — медицина. Технология позволяет фокусировать звуковые волны с предельной точностью, что открывает возможности для неинвазивного лечения опухолей мозга, разрушения камней в почках и манипуляций с частицами внутри тела. Также материал может усовершенствовать методы медицинской визуализации и акустического пинцета.
Для навигации в бесконечном пространстве конфигураций исследователи используют алгоритмы искусственного интеллекта.
Конечной целью является полностью автономный материал, способный оптимизировать свою производительность через машинное обучение.
— говорит Билал.
Разработка обещает революцию в звукоизоляции, медицинской визуализации и даже в снижении сопротивления движущихся объектов для экономии энергии. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
