新技術使超聲波輕易穿透骨頭和金屬

　　超聲波技術在醫療和工業中的應用極為廣泛，但當其遇到金屬和骨骼時會發生偏轉或扭曲。美國北卡羅萊納州立大學的研究人員日前通過超材料和一種特殊的結構彌補了此前實驗中經常會出現的超聲波扭曲現象，開發出了一種能夠讓超聲波輕易穿過金屬和骨頭的技術。相關論文在線發表在開放獲取期刊《物理評論X》網站上。

　　超聲成像的工作原理是通過發射高頻聲波并獲取其反射進行成像，當聲波遇到物體后就會發生反彈，繼而回到超聲設備中被轉換成圖像。但是一些材料，例如骨頭或者金屬，具有能夠阻斷或者歪曲超聲波的物理特性。

　　為了讓普通的超聲波也能輕易穿透骨骼和金屬，北卡羅萊納州立大學的科學家用超材料設計了一種獨特的結構來抵消這類材料的聲學特征。這種超材料結構采用了一系列的膜和小管結構。研究人員使用計算模擬實驗技術對該技術的原型進行了測試。在模擬中，當未采用這種技術時，超聲波的能量只有28%能穿透骨骼；而隨著超材料結構的介入，穿透骨骼的超聲波能量最終達到了88%。

　　論文第一作者、北卡羅萊納州立大學機械和航天工程學助理教授京云（音譯）說，這種技術能夠讓超聲波診斷的應用范圍更為廣泛，如監測大腦中的血液流量，或在顱骨外用超聲波燒死腦腫瘤，在過去這是非常困難的，因為顱骨會扭曲超聲的聲場。此外，該技術還可在工業中獲得應用，例如，通過這種技術可以用超聲波檢測出那些此前極其難以察覺的、位于飛機機翼表層金屬下的裂縫。