近日，近海海洋环境科学国家重点实验室张宇教授课题组在江豚声接收系统的人工结构重建方面取得重要进展。相关成果“A physical realization of porpoise biosonar concerning sound reception”以宋忠长博士为第一作者、张宇教授为通讯作者发表在自然指数期刊《Applied Physics Letters》杂志上。

江豚在复杂水下环境高效地探测和跟踪猎物，离不开其强大的声接收系统。数值模拟显示江豚声接收系统会多相、多通道声传输特性（Bioinspiration & Biomimetics, 2019, 14: 016004），然而，如何采用人工新材料重建其复杂的生物超构特性对于揭示江豚声呐的物理机理有重要理论与现实意义。张宇教授和宋忠长博士、张闯、张金虎以及欧文湛在这方面取得突破性进展，提出了江豚声接收系统的人工结构新方法。该研究基于江豚声接收物理原理，结合江豚计算机断层成像、3D打印与人工超构材料技术，重建江豚声接收物理模型。声场模拟仿真与水声传输实验测量证明了该物理模型的多通道、指向性声接收特性。人工超构材料构建的低声速区域与固体结构通过特定的几何空间排列形成有效的声接收通道，调控声波接收过程。其研究成果可为智能声呐设计提供重要技术支撑，为海洋探测技术和高端设备研发提供了新原理和新方法。

图1.江豚声呐物理模型构建

张宇教授团队在生物声学与仿生领域开展系统性研究，已在Science Advances、National Science Review、Applied Physics Letters等Top期刊发表多篇学术论文，积极扩大了5123导航在该方向的国内外影响力。该研究工作获得了国家重点研发项目（No.2018YFC1407504）、国家自然科学基金(No. 12074323)、中国博士后科学基金(No.2020M682086) 和博士后创新人才支持计划(No. BX2021168) 等项目的资助。

论文来源：Zhongchang Song, Chuang Zhang, Jinhu Zhang, Wenzhan Ou, and Yu Zhang*. A physical realization of porpoise biosonar concerning sound reception. Appl. Phys. Lett. 119, 094103 (2021)。

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0059214