纽约市立大学高级科学研究中心的研究团队在声波调控领域取得新进展,该研究受电子学领域概念启发,开发出名为“扭转弹性”的创新技术。这项声波调控技术通过旋转工程材料表层实现对机械波传播方式的动态控制。
研究论文已发表于《美国国家科学院院刊》。团队通过理论分析、计算机模拟和3D打印原型实验,设计出具有微型柱状结构的特殊表面。当两个相同表面层以不同角度相对旋转时,其组合结构可改变振动传播特性,在不同拓扑状态间切换。研究负责人Andrea Alù教授表示:“我们的研究表明,只需扭转这两层结构,我们就能实现对机械波的极端控制。”
在特定旋转角度下,机械波会呈现高度聚焦和定向传播特性,这一现象被研究人员称为“魔角”效应。该声波调控技术突破了传统固定设计的局限性,使工程师能够通过调整层间角度重新配置波传播行为。这种可调节特性为改善信息传输效率提供了新的可能性。
扭转弹性技术能够实现对宽频信号的精确控制,并具备快速调整波行为的能力。该声波调控方法还可提升系统对制造缺陷的容错能力。研究团队预期这项突破将推动医学成像、消费电子和微流体等领域的技术发展。随着进一步微型化研究,扭转弹性技术有望应用于芯片级器件,为声波调控应用开辟新途径。
更多信息: 《扭曲弹性动力学超表面中的宽带拓扑转变》,《美国国家科学院院刊》(2025)。期刊信息: 美国国家科学院院刊














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