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physical modeling and validation of porpoises' directional emission via hybrid metamaterials

National science Review 2019年第5期6卷 921-928页

作者： Erqian Dong Yu Zhang Zhongchang song Tianye Zhang Chen Cai Nicholas X.Fang Key Laboratory of Underwater Acoustic Communication and Marine Information Technology of the Ministry of Education College of Ocean and Earth SciencesXiamen University Department of Mechanical Engineering Massachusetts Institute of Technology state Key Laboratory of Marine Environmental science Xiamen University Biology Department Woods Hole Oceanographic Institution

In wave physics and engineering, directional emission sets a fundamental limitation on conventional simple sources as their sizes should be sufficiently larger than their *** metamaterial and animal biosonar both show potential in overcoming this *** metamaterials arranged in periodic microstructures face great challenges in realizing complex and multiphase biosonar ***, we proposed a physical directional emission model to bridge the gap between porpoises’ biosonar and artificial *** by the anatomical and physical properties of the porpoise’s biosonar transmission system, we fabricated a hybrid metamaterial system composed of multiple composite *** validated that the hybrid metamaterial significantly increased directivity and main lobe energy over a broad bandwidth both numerically and *** device displayed efficiency in detecting underwater target and suppressing false target *** metamaterial-based physical model may be helpful to achieve the physical mechanisms of porpoise biosonar detection and has diverse applications in underwater acoustic sensing, ultrasound scanning, and medical ultrasonography.

关键词： porpoise’s physical model metamaterials biosonar directional emission

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