近日，中國科學院聲學研究所噪聲與音頻聲學實驗室成功實現高效水—氣跨介質聲波通信，相關研究成果日前在國際學術期刊《應用物理快報》發表。

隨著人類對海洋世界的探索與開發，實現水氣間的跨介質通信變得十分重要。由于聲波在水和空氣中均能夠遠距離傳播，因此被認為是實現水—氣跨介質通信最可行的載體。然而，由于水和空氣之間存在巨大的阻抗差異，當聲波直接入射到水—氣界面時，僅有0.1%的聲能量能透過界面傳播，這給基于聲波的水—氣通信帶來了巨大的挑戰。以往針對水—氣傳輸的研究基本局限在基于共振的窄帶聲音傳輸，這大大限制了通信容量和效率。

△基于寬帶阻抗匹配層的水—氣聲通信示意圖

為了實現高效的水—氣聲波通信，科研團隊首次將空氣中的超材料和水中的空心構型聲學超材料結合，實現了從水到空氣的阻抗間隙，并設計出了寬頻水—氣阻抗匹配層，通過仿真和實驗驗證了匹配層在寬頻范圍內的聲透射增強效果，并實現了跨介質的水—氣聲波通信。這一成果對于海洋勘探，海洋生物成像以及海洋網絡構建等眾多領域具有重要的應用前景。

(總臺央視記者 帥俊全)