利用声学技术远程移动水下物体

威斯康星大学麦迪逊分校博士生张大军将于5月20日（星期二）发布其水下声学操控超材料研究成果，该报告属于5月18-23日举行的美国声学学会第188次会议暨第25届国际声学大会的议程。

超材料是一种因其特殊结构而具备独特性能的复合材料。张大军研发的超材料表面具有细小锯齿纹路，可使相邻扬声器根据声波反射差异对材料施加不同作用力。通过向漂浮或浸没的超材料精准发射声波，张大军能按需精确推动和旋转附着其上的任意物体。

非接触式水下操控技术将大幅简化水下作业流程。该技术还可应用于人体（主要成分为水）内部，实现远程手术或靶向给药等医疗场景。

张大军表示：「我们的超材料为水下机器人、组装部件、医疗设备及药物等液态介质中的物体，提供了施加差异化声辐射力的解决方案。」

然而，制造具备精确操控性能的水下超材料存在技术挑战，尤其在使用传统工艺时。

「现有制造工艺无法满足所需的分辨率与材料特性，且成本高昂。」张大军解释道，「为此我开发了新型制造方案，不仅成本低廉、易于实施，更实现了高制造分辨率以及与水体间的高声阻抗对比度——这正是水下超材料的核心技术指标。」

测试中，张大军运用该材料成功操控了木材、石蜡及泡沫塑料等漂浮物，以及完全浸没水下的物体。通过将超材料附于目标物并发射声波，实现了物体的推拉与旋转操控。针对水下物体，该技术可实现三维空间精准操控。

张大军计划继续研发更小型化、柔性化的超材料贴片，有望推动医疗及水下机器人领域的新应用。

「这项研究为水下声学超材料与非接触操控开辟了新路径。」张大军强调，「声学超材料与超表面如今能够远程产生作用力，适用于水下及体内的悬浮、驱动与精准操控。」