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蛾鳞片充当声学超材料

Peer-Reviewed Publication

Proceedings of the National Academy of Sciences

一项研究发现,被用于对蝙蝠伪装的蛾翅膀鳞片,充当了吸收超声的超材料。蝙蝠使用超声调控的回声定位追踪猎物,而没有对超声敏感的耳的蛾物种必须依赖于其他策略从而避免被捕食。Marc Holderied 及其同事报告了两种无耳蛾物种��柞蚕(Antheraea pernyi)和箩纹蛾(Dactyloceras lucina)��的一种形式的声学伪装,这能让它们规避回声定位蝙蝠。铺满了这种蛾的翅膀的一个桨叶形状的鳞片薄层减少了超声回声并且在相关频率上吸收了撞击的声音。与蝴蝶鳞片不同,这些蛾的鳞片减少了蝙蝠用于探测飞行的猎物的这个频率范围内的平均目标强度,并且在78kHz的频率上吸收了至多72%的声强度。这些鳞片减弱了低至20kHz的频率,充当了超薄、深亚波长超材料吸收器;用于隔声技术的多孔吸收器通常远远更厚。对在插入到一个翅膀膜的杆上承载的蛾鳞片模型的分析,揭示出了这些鳞片的吸声属性是由于一种独特的共振几何形状,这是由鳞片形态和镶嵌模式的组合带来的。这组作者指出,相比之下,使用蝴蝶鳞片建造的一种以均匀排列的方式并且表现出群聚共振的超材料吸收器,在类似的广范围上没有减弱声音。这组作者说,这些发现可能为高性能声板以及超薄、超轻降噪设备的设计提供灵感。

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