超声波技术在医疗和工业中应用广泛，但当其遇到金属和骨骼时会发生偏转或扭曲，限制了其应用范围。美国北卡罗莱纳州立大学的研究人员通过超材料和特殊结构，成功开发出一种能够让超声波轻易穿过金属和骨头的技术，相关论文在线发表在开放获取期刊《物理评论X》上。

超声成像的工作原理是通过发射高频声波并接收其反射信号进行成像。当声波遇到物体后发生反弹，返回超声设备中被转换为图像。然而，骨头或金属等材料具有阻断或扭曲超声波的物理特性，导致传统超声难以穿透这些介质。

据物理学家组织网报道，北卡罗莱纳州立大学的科学家利用超材料设计了一种独特结构来抵消这类材料的声学特征。该超材料结构采用一系列膜和小管组成，通过精确调控声波传播路径，补偿骨骼或金属引起的相位畸变。研究人员使用计算模拟对原型进行测试：未采用该技术时，超声波能量仅28%能穿透骨骼；而引入超材料结构后，穿透骨骼的超声波能量达到88%。

论文第一作者、北卡罗莱纳州立大学机械和航天工程学助理教授京云（音译）表示，这项技术有望拓展超声诊断的应用范围，例如监测大脑中的血液流量，或在颅骨外用超声波烧死脑肿瘤——过去因颅骨扭曲超声声场而难以实现。此外，该技术还可用于工业检测，如探测飞机机翼表层金属下的微小裂缝，这些裂缝此前极难被传统超声发现。