【儀表網 發明科技控】超聲波技術在醫療和工業中的應用廣泛，但無法穿透金屬與骨骼。近日，美國研究人員用超材料設計了一種獨特的結構可抵消這類材料的聲學特征。該技術實現產業化后，將對醫療領域及工業無損檢測領域產生不小影響。
超聲波是一種頻率高于20000赫茲的聲波，它的方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。因此，超聲波技術在醫學、軍事、工業或是農業上都有廣泛的應用。
當前的超聲波應用主要有三種：超聲檢驗即超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術；超聲處理即超聲焊接、鉆孔、固體的粉碎、乳化、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌等；基礎研究即對固體中特超聲的產生、檢測和傳播規律的研究等。
其中，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。在應用過程中，人們發現有一些材料，如骨頭和金屬等物質，具有能夠阻斷或者歪曲超聲波的物理特性。
為了破解這一技術難題，北卡羅萊納州立大學的科學家經過研究，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終達到了88%。
據該技術的研究者之一，北卡羅萊納州立大學機械和航天工程學助理教授京云說，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。
超聲波檢測也叫超聲檢測、超聲波探傷，是五種常規無損檢測方法的一種。在我國，現有的超聲波無損檢測設備制造行業基本采取研發、生產和銷售于一體的經營模式，各個經營環節相互促進。無損檢測專用設備行業的主要經營模式為：方法應用研究-儀器設備研發-標準建立-應用推廣。
目前，大部分的無損檢測行業公司都通過生產或外購上游零部件產品，獨立制造便攜式超聲波探傷儀并銷售；多通道自動化檢測設備則按照客戶要求設計方案、生產，并完成銷售。
