盧明輝（中）和學生在探討研制低頻揚聲器。受訪者供圖

　　播放一段低頻噪聲時，將海綿、巖棉等傳統吸音材料覆蓋在音箱上，人們依然能夠聽到嗡嗡的噪聲。但倘若換一種布滿孔洞的超構吸聲材料覆蓋，噪聲立即小很多。2024年12月31日，在南京大學現代工程與應用科學學院，該院教授盧明輝通過這一試驗，向科技日報記者展示了他帶領團隊成員研發的超構吸聲材料。

　　自2007年獲得博士學位進入南京大學工作，盧明輝便在聲光世界潛心研制新型功能材料和傳感器件，打造出一個個“聲音捕手”。

　　近年來，盧明輝參與成立新型研發機構，促進科技成果轉化，推進聲學超構材料和光聲檢測技術在交通載具、電網輸運、裝備制造聲振工程等領域的應用。

　　盧明輝說，與此前埋頭在實驗室做科研不同，做科技成果轉化工作，要讓自己成為“六邊形戰士”，既有科技創新能力，又能夠敏銳捕捉行業需求，還要可以將成果產品化。

　　日前，盧明輝獲2023年度江蘇省青年科技杰出貢獻獎。

　　步入聲光世界

　　“空氣中粒子的沖擊會使耳膜產生振動，這些信號經過大腦處理，就形成了我們聽到的聲音。”初遇盧明輝時，他用這番話向記者解釋聲音是如何產生的。

　　在南京大學讀本科時，盧明輝便開始與聲學研究結緣。本科畢業后，他進入南京大學教授陳延峰課題組，踏入更廣闊的聲光世界。

　　“作為人工周期性復合結構材料，聲子晶體成為當時的研究熱點。大家都很好奇，能否用聲子晶體控制聲的散射、吸收、透射和傳播。”盧明輝回憶道。

　　在微電子技術領域，科學家利用半導體材料能帶結構可以控制電子流動。而在聲學光學技術領域，研究人員希望利用人工結構材料設計能帶結構，實現能帶剪裁、調控波的傳播。這是人們操控光波和聲波的一條新途徑。

　　在陳延峰的指導下，盧明輝和團隊成員從人工結構的周期性設計、材料物性的選擇出發，研究人工帶隙材料和人工超構材料中聲的傳播問題。他們首次在聲子晶體中發現了聲雙負折射效應，發現了聲波通過表面修飾的平板結構時的反常透射增強現象，研制出聲學拓撲絕緣體。這些成果有的入圍中國基礎研究十大新聞，有的獲得國家自然科學獎。

　　“這些研究成果在聲波的探測檢測、隔音降噪等方面，有廣闊的應用前景。我希望能夠把這些科研成果盡快轉化落地。”盧明輝回憶，自南京大學博士畢業留校后，他便開始研究吸隔音超構材料。

　　在獲得一系列研究成果后，2017年，在南京大學和南京市棲霞區人民政府的支持下，盧明輝團隊聯合上海復享光學股份有限公司，共同成立江蘇省南京市首批新型研發機構之一——南京大學光聲超構材料研究院，致力于向業界提供專業的聲學、振動及檢測領域的技術解決方案。

　　穿越“死亡之谷”

　　科研成果從實驗室走向生產線，很難一蹴而就。這中間存在一段空白地帶。要想跨越它，需反復技術驗證和大量資金投入。這段空白地帶被形象地稱為科技成果轉化的“死亡之谷”。

　　南京大學光聲超構材料研究院成立后，團隊接到的第一個項目，給盧明輝澆了一盆冷水。

　　“當時，有家公司想對化工管道進行流量控制，我們認為利用超聲技術可以實現，但沒想到技術產品化成本非常高。”盧明輝告訴記者，這番經歷讓他認識到，將技術成果轉變為產品，不僅要充分了解產業生態，還要確保產品的質量穩定性和標準化。

　　此后，盧明輝更加關注產業動態，帶領團隊成員以產業重大需求為導向，開展科學研究與產學研協同創新，探索用光、聲技術為產業賦能。

　　汽車在行駛過程中會產生多種噪聲。如何通過分析噪聲來源和大小，找出零部件質量隱患？聲音分析技術大有可為。

　　盧明輝帶領團隊成員自主研制的熱線式矢量傳聲器技術，能夠滿足低頻、高靈敏聲學矢量探測。

　　“在車輛下線前的噪聲測試中，將我們研制的矢量傳聲器放在車里，傳聲器就可以拾取汽車發出的各類聲音。通過三維重構車內聲場，我們利用聲紋識別技術測量聲波的振速、壓強，就可以判斷聲音的來源。”盧明輝介紹，“這一方面可以幫助車企生產出更安靜的汽車，另一方面也可以通過聲音識別部件故障。”

　　目前，盧明輝團隊已經與蔚來汽車、奇瑞汽車等車企達成合作，應用熱線式矢量傳聲器技術。

　　隨著工業界產品精密化程度不斷提升，人們對設備的無損探傷水平提出了更高的要求。盧明輝帶領團隊成員自主研制出基于國產化激光測振儀的激光超聲設備，其可以對碳纖維、高溫合金等材料進行無損探傷。

　　“這就像給材料‘做B超’。我們先用脈沖激光發出超聲信號，然后接收材料反射回的信號，根據聲信號的特征，分析材料內部是否有損傷或缺陷。”盧明輝介紹，這種技術可以探測毫米級、百微米級的材料缺陷，更適合高溫高壓輻射等極端環境下的材料探傷。目前，盧明輝研制的激光超聲設備已被應用于航天相關項目的檢測中。

　　經過多年耕耘，盧明輝帶領團隊成員研制出超構材料、激光測振儀、聲像儀等一系列產品，形成了振動噪聲的創新解決方案。相關成果已經在變電站、高速公路、大型裝備減振降噪中廣泛應用。

　　布設城市“耳朵”

　　讓城市更美好，是盧明輝現在帶領團隊成員進行科技創新的又一個新目標。

　　最近，盧明輝正在與團隊成員共同努力，推動“蘇州·中國聲谷”建設項目的落地。

　　“我們嘗試在當地進行噪聲監測，構建噪聲地圖。”盧明輝告訴記者，目前他們正在江蘇省常熟市的交通干道、商圈、隧道口、高架橋布設傳感器，以獲取這些區域24小時噪聲數據。之后，他們希望利用人工智能算法，把噪聲的監測點位與地理、交通流量等信息以及24小時的噪聲數據疊加在一起，分析城市不同區域的噪聲分布情況。

　　“如果說遍布城市的攝像頭是一雙雙‘眼睛’，我們希望為城市布設一些‘耳朵’。”盧明輝介紹，他和團隊成員正在用人工智能技術識別聲紋信息，構建噪聲模型，使模型能夠識別出水聲、蟲鳴鳥叫聲、建筑噪聲、發動機轟鳴聲等不同聲音，以方便城市管理者對噪聲進行管理。

　　這已經不是盧明輝首次用聲音探測技術助力城市管理。此前，他帶領團隊聯合北京首都高速公路發展有限公司，在北京市大興區的一處高速公路上，安裝用于聲音定位的矢量傳聲器，同時結合攝像頭，開發出用于道路噪聲監控的聲相系統，抓拍噪聲超限車輛，摸索解決道路車輛噪聲控制問題。

　　不管是在高校做科研，還是在研究院做產品，盧明輝都愿意跳出“舒適區”，在不確定的科學世界中尋找新機遇。

　　“搞科研有很大的不確定性，而唯一確定的，就是我們一直走在創新之路上。”盧明輝說。（記者 金 鳳）

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