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經(jīng)過特殊裝置后，原本翻滾的水波隨即變得風(fēng)平浪靜。記者26日從廈門大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院獲悉，該院陳煥陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)通過精細(xì)調(diào)控超材料參數(shù)，設(shè)計(jì)出一種周期領(lǐng)結(jié)陣列結(jié)構(gòu)的水波隔離裝置。這種裝置能有效消減水波能量，為水波隔波提供了全新的方法和思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊《科學(xué)進(jìn)展》上。

“我們借鑒了超材料在操縱電磁波和聲波方面的顯著成效，創(chuàng)新性地通過創(chuàng)建‘負(fù)水深’概念實(shí)現(xiàn)水波隔離?！标悷?yáng)解釋，超材料是亞波長(zhǎng)人工結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)自然界材料無法實(shí)現(xiàn)的許多功能，過去幾十年，超材料在操縱電磁波和聲波方面蓬勃發(fā)展。就像金屬在特定電磁波頻率下會(huì)出現(xiàn)負(fù)的介電常數(shù)從而攔阻電磁波傳播一樣，由于電磁波、聲波和水波在二維中的波動(dòng)方程高度相似，因此團(tuán)隊(duì)嚴(yán)格證明超材料在水波操縱中也能表現(xiàn)出類似情況。此前，團(tuán)隊(duì)曾實(shí)現(xiàn)水波隱身、水波旋轉(zhuǎn)、水波聚焦和能量放大、水波激元和單向傳播等新現(xiàn)象。

在該項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)精心設(shè)計(jì)周期領(lǐng)結(jié)陣列，并運(yùn)用相干勢(shì)近似法，成功等效出“負(fù)水深”局域共振結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)水波的強(qiáng)烈反射與有效隔離。為驗(yàn)證周期領(lǐng)結(jié)陣列的工程適用性，研究團(tuán)隊(duì)在大型水槽中開展了不同頻率范圍的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，波長(zhǎng)高達(dá)1m的入射水波在經(jīng)過若干層周期領(lǐng)結(jié)陣列后顯著減弱，陣列另一側(cè)的小船基本保持靜止，振幅幾乎為零。

海洋波浪侵蝕一直是海上作業(yè)的危險(xiǎn)因素，水波隔離在海洋工程中至關(guān)重要。傳統(tǒng)的防洪堤、鹽沼等水波隔波方法占地面積大、成本高且效果有限。該研究成果找到了滿足小結(jié)構(gòu)尺寸、寬工作頻帶的水波隔離效果，具有良好的工程應(yīng)用前景。陳煥陽(yáng)表示，目前該團(tuán)隊(duì)正在與相關(guān)企業(yè)開展大規(guī)模場(chǎng)地驗(yàn)證，以幫助大型海洋設(shè)備減少波浪侵蝕。