Международная команда исследователей показала, как нелинейная эластичная метаповерхность может преобразовывать фундаментальную частоту волны в ее вторую гармонику. Проект может помочь архитекторам в снижении шума в помещениях и улучшить маскировочные технологии подлодок.
Свои выводы группа представила в Journal of Applied Physics.
Обычно, ударяясь о поверхность, звуковая волна отражается с той же частотой, но другой амплитудой. Модель исследователей показала другие результаты. При столкновении с метаповерхностью, фундаментальная частота преобразуется в резонанс второй гармоники.
«Посылая сигнал с шагом A440, мы получаем в результате шаг A880», — объяснил старший автор работы Винсент Турнат из Французского национального центра научных исследований.
Специалист объяснил, что такое преобразование возможно за счет тонкой отражающей поверхности, намного меньшей, чем длина звуковой волны.
Турант отметил, что они стали одной из первых групп, изучивших нелинейные акустические метаповерхности. Команда разработала концепцию, основываясь на прошлых экспериментальных результатах. Ранее ученые печатали мягкие резиновые материалы, вроде полидиметилсилоксана (ПДМС), располагая компоненты в чередующихся квадратных конфигурациях, и направляли звуковые волны на структуры. При прохождении импульсов через ПДМС определенной геометрии наблюдался странный эффект – распространение солитонов, стабильных нелинейных сигналов. В результате сильно деформируемая структура оказалась идеальной платформой для создания специфической эластичной нелинейности.
Подобные метаповерхности могут значительно улучшить шумоизоляционные технологии, борясь с ключевой проблемой – низкими частотами. Они также способны стать компонентами более сложных устройств, вроде акустических диодов и транзисторов.