利用声波远程移动水下物体

威斯康星大学麦迪逊分校博士生张大钧（Dajun Zhang）将于5月20日（周二）展示其研发的水下声学操控超材料，该成果隶属于5月18-23日举行的美国声学学会第188次会议与国际声学大会第25次会议的联合会议。

超材料是一种因特殊结构而呈现独特性能的复合材料。张大钧的超材料表面具有微型锯齿结构，该结构使相邻扬声器能基于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，张大钧可精确控制附着物体的推移距离与旋转角度。

在水环境中实现非接触式物体操控将大幅简化水下作业流程。该技术亦适用于人体（主要成分为水）内部，实现远程手术或靶向给药等应用。

张大钧表示："我们的超材料提供了在液体介质中对物体施加差异化声辐射力的解决方案，应用对象包括水下机器人、载具、装配部件及医疗设备与药物。"

然而，制造具备精确操控特性的水下超材料面临重大挑战，传统工艺尤其困难。

"现有水下超材料制造方法既无法达到所需分辨率与材料性能，成本也极其高昂，"张大钧指出，"为此我开发了新型制备工艺。该方法兼具低成本、易实施优势，同时实现高制造分辨率及与水的高声阻抗对比度——这正是水下超材料的关键参数。"

测试中，张大钧运用该超材料操控漂浮物体（木材、蜡块、泡沫塑料）及全浸没水下物体。他将超材料附着于样本后，通过声波实现物体的推拉与旋转操作。针对水下物体，该技术可实施三维空间精准操控。

张大钧计划持续推进研究，开发更小型化、柔性的超材料贴片，有望在医疗及水下机器人领域开拓新应用场景。

"我们的研究为水下声学超材料与远程操控创造了全新机遇，"张大钧强调，"声学超材料与超表面现已能远程生成作用力，应用于水下/体内的悬浮、驱动及精准操控。"