超聲波技術(shù)在醫(yī)療和工業(yè)中的應(yīng)用極為廣泛，但當(dāng)其遇到金屬和骨骼時會發(fā)生偏轉(zhuǎn)或扭曲。美國北卡羅萊納州立大學(xué)的研究人員日前通過超材料和一種特殊的結(jié)構(gòu)彌補了此前實驗中經(jīng)常會出現(xiàn)的超聲波扭曲現(xiàn)象，開發(fā)出了一種能夠讓超聲波輕易穿過金屬和骨頭的技術(shù)。相關(guān)論文在線發(fā)表在開放獲取期刊《物理評論X》網(wǎng)站上。
超聲成像的工作原理是通過發(fā)射高頻聲波并獲取其反射進行成像，當(dāng)聲波遇到物體后就會發(fā)生反彈，繼而回到超聲設(shè)備中被轉(zhuǎn)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(xué)的科學(xué)家用超材料設(shè)計了一種獨特的結(jié)構(gòu)來抵消這類材料的聲學(xué)特征。這種超材料結(jié)構(gòu)采用了一系列的膜和小管結(jié)構(gòu)。研究人員使用計算模擬實驗技術(shù)對該技術(shù)的原型進行了測試。在模擬中，當(dāng)未采用這種技術(shù)時，超聲波的能量只有28%能穿透骨骼；而隨著超材料結(jié)構(gòu)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(xué)機械和航天工程學(xué)助理教授京云（音譯）說，這種技術(shù)能夠讓超聲波診斷的應(yīng)用范圍更為廣泛，如監(jiān)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(shù)還可在工業(yè)中獲得應(yīng)用，例如，通過這種技術(shù)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。
