Mới đây, các kỹ sư đến từ đại học Duke đã sử dụng siêu vật liệu để tạo ra một chiếc "áo choàng âm thanh 3 chiều" đầu tiên trên thế giới. Tương tự như áo choàng tàng hình dùng siêu vật liệu để tái định tuyến ánh sáng xung quanh một vật thể, thiết bị che giấu âm thanh tương tác với sóng âm theo một cách đặc biệt để làm "biến mất" vật thể được đặt bên dưới.
Steven Cummer - giáo sư kỹ thuật điện và máy tính cùng với các cộng sự tại đại học Duke đã chế tạo thiết bị bằng nhiều tấm nhựa. Các tấm nhựa được in bằng máy in 3D và được khoét nhiều lỗ lặp lại theo một hình mẫu nhất định. Chúng được đặt chồng lên nhau để tạo thành một thiết bị trông giống như kim tự tháp. Dạng hình học của các tấm nhựa và bố trí của các lỗ thủng tương tác với âm thanh khiến người tiếp xúc có cảm giác như không có vật gì được đặt bên dưới nhưng thực tế là có.
Nghe thì có vẻ đơn giản nhưng để chế tạo thiết bị, nhóm nghiên cứu đã bỏ ra rất nhiều thời gian và nghiên cứu để tính toán cách sóng âm tương tác với nó. Để hoạt động một cách hiệu quả, thiết bị cần có thể thay đổi đường đi của sóng âm để chúng giống như được dội lại từ một mặt phẳng. Và để thực hiện, thiết bị phải làm chậm tốc độ của sóng âm để bù cho khoảng cách truyền đi ngắn.
Để kiểm tra tính hiệu quả, các nhà nghiên cứu đã đặt một quả cầu nhỏ bên dưới thiết bị. Sau đó, họ làm rung quả cầu với các loạt sóng âm ngắn được phát ra từ nhiều góc độ và biểu đồ hóa những phản hồi của sóng âm bằng microphone. Tiếp theo, nhóm nghiên cứu thực hiện các video về đường đi của sóng âm trong không khí khi tương tác với thiết bị và so sánh với các video tương tự nhưng không sử dụng thiết bị.
Kết quả cho thấy thiết bị che giấu âm thanh đã khiến cho sóng âm dường như được phản hồi trở lại từ một mặt phẳng mà không có sự hiện diện của quả cầu bên dưới. Chúng ta có thể liên tưởng đến công nghệ sonar thường dùng để phát hiện vật thể dưới nước bằng cách phát đi các đợt sóng âm và thu lại tiếng vọng. Với thiết bị trên, vật thể được phủ bên dưới sẽ "tàng hình" và không giống như loại phát minh tương tự do viện công nghệ Karlsuhe của Đức phát triển vốn chỉ có thể hoạt động theo không gian 2 chiều, thiết bị của đại học Duke vẫn hoạt động hiệu quả mà không phụ thuộc vào vị trí nguồn phát âm thanh. Vì vậy, nhóm nghiên cứu gọi phát minh của họ là "thiết bị che giấu âm thanh 3D đầu tiên thế giới."
Giáo sư Cummer tin rằng công nghệ này mang lại nhiều ứng dụng thương mại tiềm năng. Ông nói: "Chúng tôi đã thực hiện các bài thử trong không khí nhưng sóng âm vẫn phản hồi tương tự như ở dưới nước, do đó một trong những tiềm năng sử dụng là giải pháp chống sonar. Ngoài ra, các thiết kế thính phòng hay phòng hòa nhạc cũng đòi hỏi khả năng kiểm soát âm thanh. Nếu bạn cần phải che giấu một thứ gì đó vì lý do cấu trúc để không ảnh hưởng đến âm thanh, có lẽ công nghệ trên sẽ giúp bạn thực hiện điều này."
Chi tiết về nghiên cứu của đại học Duke đã được đăng tải trên tạp chí Nature Materials.
Nguồn: Đại học Duke
