从古至今，人类都不乏对隐身这一超能力的畅想。希腊神话里，珀尔修斯戴着隐形头盔顺利除掉美杜莎；《西游记》中，孙悟空使用隐身术混进瑶池宫阙大闹蟠桃宴；而你是否也曾想要拥有一件哈利·波特的隐身斗篷？

“隐身”在狭义上仅仅指用眼睛看不见，更广义的隐身之义则不仅仅局限于眼睛，而是泛指无法被某一探测手段（如雷达、声呐）探测到。随着技术的发展及超构材料的发现，声光电热各有隐身绝招，隐身衣或许正在逐步走进现实。

什么是声学超构材料？声学超构材料在日常中有哪些应用？声隐身衣真的能隐身吗？本期的“作者近距离”活动特别邀请了高东宝老师带我们一探究竟。

本期嘉宾：高东宝

高东宝，国防科技大学气象海洋学院副研究员。长期从事物理声学与声学海洋学理论与应用基础研究，主要关注声与结构的相互作用、声学超构材料及声场控制等基础理论与应用技术研究等工作。先后主持国家自然科学基金、湖南省自然科学基金及军队各类科研项目8项，发表学术论文20余篇，申请专利5项，出版专著1部。

高东宝老师访谈现场

访谈伊始，高东宝老师首先介绍了声学研究。声学是一门既古老又迅速发展着的学科，两千多年前，人们就开始关注与声学有关的现象和原理。从概念上来讲，声学主要是研究声波的产生、传播、接收和声学效应的一门学科。从声学的特点来讲，其具有非常宽的“外在性”，比如医学有超声检测，智能设备中有语音识别，建筑领域有厅堂声学，航空航天领域也有研究飞行器在强噪声与振动环境下的安全性能等。目前，除在绝对真空环境下无法传播声波之外，其他各个领域都能找到声学问题。

随后，高东宝老师深入浅出地介绍了声学超构材料及其研究起源，结合声学透镜、新型消声瓦、超散射体、医学用超声成像设备等应用探索，主要以声隐身衣为例，向我们科普了声学超构材料的应用。

什么是声学超构材料？

声学在各个领域的交叉融合，形成了新的研究方向。声学超构材料也成为近年来声学领域最为关注的研究热点之一。

“超”即超常。不同于我们日常所了解的材料特性，普通的材料声学参数都是正数，但是超构材料可以是负数，密度小于零。“构”即由特定结构组成。声学超构材料是由人工微结构排列组成的具有超常参数特性的一种人工结构材料。声学超构材料的出现，打破了人们对材料参数可能性的认知局限，基于此类材料，发展了如声波二极管、超透镜、声学黑洞以及声隐身衣等奇特的声学装置，为声学技术领域发展提供了广阔的空间和无限可能。

声隐身衣真的能隐形声音吗？

提到隐身衣，大家可能都会联想到《哈利·波特》系列电影中的类似经典场景，但这种肉眼不可见的其实是光学隐身衣。声隐身衣则主要是通过声学装置和原理使声呐等声学探测装备无法探测到的一种结构，正如隐形飞机一样，是对雷达所发射的电磁波具有隐身效果。

声隐身衣目前还处于概念研究阶段，主要可以应用于潜艇的水下活动过程，当潜艇处于声隐身衣的保护范围内，无法被敌方的声呐感知到时，就能够在水下作战中克敌制胜。此外，我们还可以将需要安静环境的工作人员置于声隐身衣中，从而避免内部人员或重要的装备受到外部环境影响。

声隐身衣的基本原理是什么？

目前我们研究的声隐身衣主要指的是2006年由Pendry提出的基于变换学理论的隐身衣结构。在这种结构下，由于控制了材料参数的分布，能使声波像水流绕过石头一样绕过内部目标，从而不产生反射和散射。这种功能的实现主要依赖声学材料的超常特性和材料参数的奇异性，因而对材料技术提出了很高的要求。

声学超构材料的应用有哪些？

由于声学超构材料具有非常好的声传播控制能力，且可以形成等效的超常材料参数，在很多领域都有所应用。比如声学透镜，能够对声波进行聚焦聚束；新型消声瓦，突破传统吸隔声理论极限，薄、轻且吸声性能好，能提高潜艇的隐蔽性能；超散射体，能够起到以假乱真的效果等。

目前，声学超构材料的更多应用仍在探索之中，比如有些科研单位和公司尝试应用声学超构材料结构改善飞机、汽车等运载工具的振动与噪声问题，提高驾乘舒适度。此外，由于声波是海洋中唯一能够远距离传播的能量辐射形式，因此在水下应用中具有举足轻重的地位，未来声学超构材料技术可以在潜艇减振降噪、新型声呐设计、高精度成像部件以及其他声学效应装置研制方面达到理想效果。

声学超构材料在未来的研究方向与应用前景如何？

目前声学超构材料研究向着两个方向发展，一个是更偏向于理论物理层面，通过声学超构材料的基本结构解释声学和物理场的内在机理；另一个方向是应用发展层面，包括提高声学超构材料的声学稳定性、局域共振型超构材料的工作频带，改善透射型超构材料的透射率等。此外，声学超构材料的非线性、水声超构材料等都是很好的发展方向，能够产生新的突破点。基于人工智能的超构材料设计方法，新型加工技术的引入也都能为声学超构材料的应用提供支撑。由于声学学科的广泛交叉性，相信在各个领域都会看到它的发展可能，未来也必将是一个声学超构材料“赋能”的时代。