声音也能“指哪打哪”——曾经只存在于谍战电影里的黑科技终于有可能走进现实了。

光（如激光）可以沿直线传播，但普通声音就像水波一样会向四周扩散开来，这就是隔墙能有耳的原因。但韩国浦项科技大学团队通过将两种功能截然不同的“超材料”直接集成到单个超声换能器上，成功解决了传统超声定向扬声器（PAL）体积庞大、造价昂贵且侧向漏音严重的致命缺陷。

在模拟飞机客舱座椅的实测中，该系统在 500 Hz 至 10 kHz（跨越 4 个倍频程，覆盖了绝大部分人声和音乐频段）的宽频范围内，实现了极致的声音方向控制——坐在你旁边的人耳边鸦雀无声，而你却能清晰听到专属的语音播报或音乐。

所以，这项技术到底有哪些奇妙之处呢？

普通可听声（20Hz-20kHz）波长较长，极易发生衍射（Diffraction）向四周扩散，无法像激光一样聚焦。因此团队利用了参量阵扬声器（PAL）原理。超声波（波长极短）像激光一样天然具有极强的方向性，但人耳朵听不见。

科学家将想要播放的音乐或语音信号“调制”到高频超声波上发射出去。当超声波束在空气中传播时，会与空气分子发生非线性交互作用（Nonlinear Interaction），自发在空气中“解调”并产生可听声。简单来说，空气本身变成了“扬声器的振膜”，从而在特定方向的狭窄通道内直接复现出清晰的声音。

传统的 PAL 系统为了避免漏音，需要堆叠成百上千个微型发射器，造价高昂；而后来的单阵元设计中，振膜的高频震动会激发出杂乱的侧向应力波，导致声音向四周“漏音（Sound Leaking）”，定向效果大打折扣。

于是团队在单一换能器上缝合了两种功能相反的超材料：前端安装“声学超表面（Acoustic Metasurface）”： 扮演“声学透镜”角色，把振膜发出的杂乱超声波前，强行矫正梳理成一道平行、极窄的光束状声束（像透镜聚焦光线）；后端嵌入“弹性超单元（Elastic Meta-units）”： 扮演“声学屏蔽墙”角色，专门针对性地物理消除振膜产生的杂散震动模式，死死封堵侧向漏音。

为了解决过去绝大多数声学超材料研究都只能停留在论文理论验证阶段的困局，团队在设计之初就贯彻了工程模块化（Modular Design）逻辑。整个 MiPAL 的超材料结构完全可以通过普通的 3D 打印技术直接一体成型。

这意味着它可以根据飞机座椅间距、博物馆展柜角度、高铁一等座靠背等不同的实际场景，毫秒级重新调整 3D 打印参数进行定制。真正将声学超材料从“PPT 概念”推进到了“大规模商业落地”的前夜。