科技日報記者 符曉波
經過特殊裝置后，原本翻滾的水波隨即變得風平浪靜。記者26日從廈門大學物理科學與技術學院獲悉，該院陳煥陽教授團隊通過精細調控超材料參數，設計出一種周期領結陣列結構的水波隔離裝置。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。相關研究成果發表在國際期刊《科學進展》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，創新性地通過創建‘負水深’概念實現水波隔離?！标悷柦忉?，超材料是亞波長人工結構，可以實現自然界材料無法實現的許多功能，過去幾十年，超材料在操縱電磁波和聲波方面蓬勃發展。就像金屬在特定電磁波頻率下會出現負的介電常數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方程高度相似，因此團隊嚴格證明超材料在水波操縱中也能表現出類似情況。此前，團隊曾實現水波隱身、水波旋轉、水波聚焦和能量放大、水波激元和單向傳播等新現象。
在該項研究中，研究團隊精心設計周期領結陣列，并運用相干勢近似法，成功等效出“負水深”局域共振結構，進而實現對水波的強烈反射與有效隔離。為驗證周期領結陣列的工程適用性，研究團隊在大型水槽中開展了不同頻率范圍的實驗。結果表明，波長高達1m的入射水波在經過若干層周期領結陣列后顯著減弱，陣列另一側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的危險因素，水波隔離在海洋工程中至關重要。傳統的防洪堤、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構尺寸、寬工作頻帶的水波隔離效果，具有良好的工程應用前景。陳煥陽表示，目前該團隊正在與相關企業開展大規模場地驗證，以幫助大型海洋設備減少波浪侵蝕。
