声态形态学创造声学彩虹

声音是许多自然界生物体感知环境的重要感知元素，许多物种都演化出复杂的声学散射和色散现象的有机结构，以实现明确的声发射和声感。迄今为止，尚未可能设计出与自然界有机结构相当性能的人工散射结构。相反，大多数声学操作依赖于流体介质中的主动转换，而非依赖于自然界常见的被动散射原理。本文利用计算形态学合成能够被动分解辐射声场为其时空频谱分量的复杂且高效的、基于单一材料的波长尺度散射结构。具体而言，我们设计了一个实现“超越单位”效率的声学彩虹结构以及声学波长分离器。我们的工作为声场工程开辟了新的前沿，具有在转换、仿生、能源收集、通信和感知等领域的潜在应用前景。