利用声波技术遥控移动水下物体

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）展示其水下声学操控超材料的研究成果，该报告属于5月18日至23日联合举行的美国声学学会第188届会议暨第25届国际声学大会的议程。

超材料是一种因其结构而展现独特性能的复合材料。张大军研发的超材料表面具有细微锯齿状图案，该结构使相邻扬声器能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，研究者可精确控制附着物体的推移距离与旋转角度。

非接触式水下物体操控技术将显著简化水下作业流程。鉴于人体主要成分为水，该技术还可应用于远程手术或靶向给药等体内场景。

"我们的超材料为液态介质（如水下机器人、载具、装配部件或医疗设备与药物）中的物体提供了施加差异化声辐射力的解决方案，"张大军表示。

然而，制造具备精确物体操控特性的水下超材料存在技术挑战，尤其采用传统工艺时更为困难。

"现行水下超材料制备技术无法满足所需分辨率或材料特性，且成本高昂，"张大军指出，"为此我开发了新型制造工艺，该方法兼具低成本、易实施的优势，同时实现了高制造分辨率以及与水体间的高声阻抗对比度——这些正是水下超材料的核心要素。"

实验中，张大军运用该超材料成功操控了木材、蜡块、泡沫塑料等漂浮物及完全浸没水下的物体。他将超材料附着于物体表面，利用声波实现推拉操控与三维旋转。对于水下物体，该技术可实现全维度精密操控。

张大军计划继续研发更小巧、更柔性的超材料贴片，有望推动医疗及水下机器人领域的创新应用。

"这项研究为水下声学超材料与远程操控开辟了新路径，"张大军强调，"声学超材料与超表面如今可远程生成作用力，应用于水下或体内的悬浮、驱动及精准操控场景。"