变换声学与宽带非盲隐身斗篷

随着声学超常材料研究的发展，变换声学方法在声隐身研究方面的重要性受到越来越多的关注。申请人最近基于变换声学方法提出了一种新的声学隐身结构，仅需采用完全独立于被隐身物体的"单负"材料（等效模量或等效密度为负数）即可有效实现该物体的声学隐身，明显降低了实验上实现声隐身的技术难度，提高了设计出理想的"宽带非双盲"隐身斗篷（称为"哈利波特"隐身斗篷）的可能性。本项目基于申请人在该方面的工作基础，深入研究"宽带非双盲"隐身斗篷的设计原理和制备工艺，解决现有研究中仍存在的关键问题，如进一步降低材料参数要求及拓展其适用范围等，以期在实验中实现可对任意形状和参数的物体进行完美隐身的声学器件。该工作不仅在声隐身的研究领域中具有重要的学术意义，更在国防安全及经济建设等领域有广泛的应用前景，如实现水下航行器的声学隐身等，亦对光学及电磁隐身有重要的指导意义。

项目研究基于近年来声学超常材料的研究和发展，以变换声学等声学超常材料研究方法为基础，围绕宽带非盲隐身斗蓬所涉及的理论方法、结构设计和实验研究等方面展开。具体研究内容和重要结果如下：1、声隐身：实现宽带非盲隐身功能的同时，降低了对材料设计制备的要求，还制备出幻像斗篷；2、声透镜：设计制备了基于空间折叠结构和声梯度结构的声学透镜，进而发展出平面超薄声透镜；3、声单向：研究了基于梯度材料和二维声棱镜结构等的声学单向器件，还发展出可通风的声单向结构；4、声超常表面：提出了可实现声学广义斯奈尔定律的超常表面结构，并发展出实现多种功能的声超常表面；5、全向吸声体：提出了基于正参数媒质和环保的宽带全方向声吸收体；6、声场旋转器：基于变换声学，设计具有各向异性参数的亚波长声场旋转器结构。项目研究过程中所提出的等效媒质理论、空间折叠结构、声梯度结构、声棱镜结构、声超常表面等变换声学所涉及的方法和结构对宽带非盲隐身斗蓬和相关声超常材料的研究提供了坚实的基础。