香港大學工程學院機械工程系研究團隊發現名為「對偶對稱性」的基礎物理原理，成功破解長期困擾工程界的通風與吸音功能矛盾難題，重新定義通風吸音材料的理論極限。這項突破性研究成果已刊登於國際頂尖期刊《自然-通訊》，為建築聲學、飛機引擎降噪及精密減振等領域開拓全新設計可能。
技術突破：對偶對稱性重新定義物理極限
港大團隊由機械工程系教授方絢萊領導，與劍橋大學I. David Abrahams教授及業界夥伴Acoustic Metamaterials Group Ltd.合作，在研究中發現源自物理場論的「對偶對稱性」原理。論文第一作者、港大機械工程系研究助理教授屈思超博士表示：「最令人興奮的時刻，是在推導過程中發現『對偶對稱性』——這個源自物理場論的對稱關係，竟然決定了一個通風系統的吸聲頻寬。物理對稱性和吸收頻寬原本是兩個互不相干的概念，我們通過數學推導揭示了它們之間的深層耦合機制。」
創新設計：雙腔體結構實現高效降噪
研究團隊設計出由兩個聯通聲學腔體組成的新型通風結構，在保持中央通風通道的同時，透過「相消干涉」機制將聲能困於結構內消散，實現高效降噪。實驗結果顯示，這種超構材料在300赫茲至6000赫茲頻段內，平均吸音係數超過86%，性能遠超同厚度傳統泡沫材料。
理論突破：挑戰傳統因果律約束
傳統聲學的「因果律約束」理論認為材料厚度與吸音頻寬存在物理極限，尤其在沒有背板的雙端口通風系統，學界長期缺乏共識。港大團隊的最新研究不僅突破既有理論框架，更建立以「對偶對稱性」為核心的設計範式。團隊更首創「綜合效能指標」，同步評估頻寬、厚度與通風效率，為系統設計建立新標準。
應用前景：多領域技術革新
這項突破性發現可應用於多個重要領域，包括建築聲學、飛機引擎降噪及精密減振等。透過結合人工智能與多物理場模擬技術，此研究更有望推動工程應用，打造通風與靜音兼備的生活環境。方絢萊教授團隊的研究核心為新型波功能材料與器件的先進製造設計理論，相關技術已成功申請逾16項專利，並實現多項技術轉移至歐司朗、巴斯夫、日產汽車等業界知名企業及新創科技公司。
研究背景：解決日常設計兩難
在日常生活中，設計同時具備通風與吸音功能往往面臨兩難困境：通風材料如隔柵容易讓聲音穿透，而高效吸音材料如海綿則會阻礙空氣流通。這項研究正是針對這一長期存在的工程挑戰，提供科學解決方案。
國際認可：頂尖期刊發表成果
研究成果已正式發表於國際頂尖期刊《自然-通訊》，論文標題為「Generalized causality constraint based on duality symmetry reveals untapped potential of sound absorption」。研究團隊早前已在國際聲子學大會彙報相關內容，獲得學界關注。
這項突破性研究不僅在理論層面重新定義了通風吸音材料的物理極限，更為實際工程應用開闢了全新道路。隨著人工智能與多物理場模擬技術的結合，未來有望看到更多通風與靜音兼備的創新產品問世，從根本上改善人們的生活環境品質。
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