‘Áo Choàng’ Có Khả Năng Che Giấu Vật Thể Khỏi Sóng Âm

Cận cảnh một áo choàng âm thanh 3 chiều. Dạng hình học của các tấm nhựa và bố trí của các lỗ thủng tương tác với các sóng âm gây ra cảm giác như không có vật gì được đặt bên dưới nhưng thực tế là có. (Credit: Duke University)

Chỉ sử dụng một vài tấm vật liệu đục lỗ với một sự bố trí chồng chéo , các kỹ sư đã tạo ra “chiếc áo choàng âm thanh 3 chiều” đầu tiên trên thế giới.

Thiết bị này sẽ thay đổi đường đi của sóng âm để tạo ra cảm tưởng là cả chiếc áo choàng và bất kể vật thể nào bên dưới đều không hề tồn tại.

Nó hoạt động ở cả 3 chiều không gian, không kể hướng phát ra sóng âm hoặc nơi quan sát vật thể, và có nhiều tiềm năng cho các ứng dụng trong tương lai như là tránh các hệ thống định vị vật thể dưới nước bằng sóng âm hay trong thiết kế kiến trúc âm thanh tòa nhà.

Các kỹ sư từ Đại Học Duke mô tả thiết bị này trong tạp chí Vật Liệu Tự Nhiên (Nature Materials).

Nhựa và Không Khí

“Thủ thuật đặc biệt mà chúng tôi dùng là che dấu một vật thể khỏi các sóng âm,” Steven Cummer, giáo sư kỹ thuật điện tử và máy tính. “Bằng cách trùm tấm áo choàng này xung quanh một vật thể, các sóng âm sẽ phản ứng như thể chỉ có một bề mặt phẳng trên tuyến đường đi của chúng.”

Để đạt được thành công với thủ thuật này, Cummer và các đồng nghiệp của ông đã chuyển hướng sang lĩnh vực siêu vật liệu đang phát triển – trong lĩnh vực này người ta sẽ tổ hợp các vật liệu tự nhiên trong một kết cấu lặp để tạo ra vật liệu có tính chất phi tự nhiên.

Trường hợp của chiếc áo tàng hình này, các vật liệu dùng để điều khiển các sóng âm chỉ đơn giản là nhựa và không khí. Sau khi được lắp ráp hoàn chỉnh, thiết bị này trông giống như vài cái đĩa nhựa đã được bố trí các lỗ đục lặp lại trên khắp bề mặt, các đĩa nhựa này được xếp chồng lên nhau thành hình dạng kim tự tháp.

Để tạo ra một ảo giác rằng không có gì ở đó, tấm áo choàng cần phải thay đổi đường đi của các sóng âm để chúng giống như được dội lại từ một mặt phẳng. Bởi vì sóng âm không tiếp cận được bề mặt bên dưới, chúng di chuyển với một khoảng cách ngắn hơn bình thường nên cần cần phải giảm tốc độ để bù lại.

“Cấu trúc của tấm áo choàng này tưởng chừng như rất đơn giản,” Cummer nói. “Nhưng tôi thề rằng nó phức tạp và thú vị hơn nhiều so với vẻ ngoài. Chúng tôi bỏ ra rất nhiều công sức để tính toán cách thức sóng âm tương tác với tấm áo choàng. Chúng tôi không hề chế tạo ra nó chỉ sau một đêm.”

Dưới Nước Hoặc Trong Rạp Hát

Để kiểm tra tấm áo choàng, các nhà nghiên cứu đã đặt một quả cầu nhỏ bên dưới thiết bị. Sau đó, tác động lên quả cầu một loạt sóng âm ngắn từ nhiều góc khác nhau. Rồi họ biểu đồ hóa những phản hồi của sóng âm bằng microphone và ghi vào các video biểu diễn sóng âm khi truyền qua không khí.

Tiếp theo, Cummer và nhóm của ông so sánh các video này với các video đối với một mặt phẳng không có vật thể chắn và mặt phẳng với quả cầu không được khoác áo choàng. Kết quả rõ ràng rằng tấm áo choàng làm vật thể biến mất giống hệt như khi sóng âm phản chiếu từ một mặt phẳng trống không.

Mặc dù cuộc thử nghiệm chỉ là một màn biểu diễn đơn giản cho thấy tính khả thi của công nghệ này nhưng việc che giấu nguyên cả một hệ thống tinh vi dưới nước vẫn là còn một chặng đường dài, Cummer tin rằng kỹ thuật này có một số ứng dụng thương mại tiềm năng.

“Chúng tôi đã thực hiện các cuộc thử nghiệm trong không khí, nhưng các sóng âm vẫn phản hồi tương tự như ở dưới nước, do đó một trong những ứng dụng tiềm năng rõ ràng là giải pháp chống lại công nghệ định vị vật thể dưới nước bằng sóng âm,” Cummer nói. “Nhưng cũng có thể áp dụng cho các thiết kế hội trường hay rạp hát – bất kỳ không gian nào mà bạn cần kiểm soát âm thanh. Nếu kiến trúc tòa nhà có đặt các xà chống trần làm rối âm thanh, có lẽ bạn có thể khắc phục bằng cách chùm tấm áo choàng lên chúng.”

Dự án này được tài trợ bởi Văn Phòng Nghiên Cứu Hải Quân và Văn Phòng Nghiên Cứu Quân Đội.

Nguồn: Đại Học Duke

Đọc bản gốc tại http://www.futurity.org