Los dispositivos de camuflaje juegan un papel fundamental en muchos programas de televisión de ciencia ficción. Los científicos ahora están trabajando para sacar esta tecnología del ámbito dramático de la ciencia ficción y hacerla realidad. Amanda D. Hanford, en la Universidad Estatal de Pensilvania, está dando los pasos introductorios para hacer capas de suelo acústicas. Estos materiales redirigen las ondas que se acercan alrededor de un objeto sin dispersar la energía de las olas, ocultar el objeto de las ondas sonoras.

Durante la 175a Reunión de la Sociedad Estadounidense de Acústica, que se llevará a cabo del 7 al 11 de mayo, 2018, en Minneapolis, Minnesota, Hanford describirá la física detrás de un escudo acústico submarino diseñado en su laboratorio.

Hanford y su equipo se propusieron diseñar un metamaterial que pueda permitir que las ondas de sonido se doblen alrededor del objeto como si no estuviera allí. Los metamateriales comúnmente exhiben propiedades extraordinarias que no se encuentran en la naturaleza, como densidad negativa. Trabajar, la celda unitaria, el componente más pequeño del metamaterial, debe ser más pequeña que la longitud de onda acústica en el estudio.

"Estos materiales suenan como un concepto totalmente abstracto, pero las matemáticas nos muestran que estas propiedades son posibles, "Hanford dijo." Entonces, estamos trabajando para abrir las compuertas y ver qué podemos crear con estos materiales ".

Hasta la fecha, la mayoría de los metamateriales acústicos se han diseñado para desviar las ondas sonoras en el aire. Hanford decidió llevar este trabajo un paso más allá y aceptar el desafío científico de intentar la misma hazaña bajo el agua. El camuflaje acústico bajo el agua es más complicado porque el agua es más densa y menos compresible que el aire. Estos factores limitan las opciones de ingeniería.

Después de varios intentos, el equipo diseñó una pirámide de 3 pies de altura con placas de acero perforadas. Luego colocaron la estructura en el piso de un gran tanque de investigación submarino. Dentro del tanque una fuente de hidrófono produjo ondas acústicas entre 7, 000 Hz y 12, 000 Hz, y varios hidrófonos receptores alrededor del tanque monitorearon las ondas acústicas reflejadas.

La onda reflejada por el metamaterial coincidía con la fase de la onda reflejada desde la superficie. Adicionalmente, la amplitud de la onda reflejada del objeto envuelto disminuyó ligeramente. Estos resultados demuestran que este material podría hacer que un objeto parezca invisible para instrumentos submarinos como el sonar.

Usando la transformación de coordenadas lineales, los investigadores pudieron trazar un mapa de la superficie plana del fondo del tanque y determinaron que el espacio estaba comprimido en dos regiones de encubrimiento triangulares que consisten en el metamaterial diseñado.

Estos resultados muestran potencial para contribuir a aplicaciones del mundo real, como materiales acústicos para amortiguar el sonido y parecer invisibles bajo el agua.