声学超表面视为三维超构材料的二维对应，通过对物理边界条件的“裁剪”，实现了对声波幅值、相位、传播模式的灵活调控。其几何结构尺寸可设定在亚波长的情况，同时赋予了自然材料无法实现的功能，例如：非对称透射、超薄结构吸声、负折射等新奇物理现象。在声学应用领域中，通过构建复杂多样的物理边界条件，进而拓展超表面调制声场的应用领域是一门重要的研究课题。然而，目前针对基于流体传播媒介开发的声学超表面器件，由于传播声能量与固体介质处不可避免地发生相互作用，在界面处存在明显的固液耦合效应，导致传统声学超表面器件的功能失效，从而限制了声场调控可控性及其应用场景。

本工作受到自然界超疏水荷叶效应的启发，通过对厚度仅有0.1 mm（~ λ/15, λ为工作波长）水下声学透镜进行表面化学处理，使其流固界面处稳定地存在水/空气界面（Cassie-Baxter态），从而抑制流固耦合引起的复杂物理边界条件，为实现深亚波长厚度透镜的声场调制奠定基础。通过衍射理论重构声场传播物理边界，并图案化表面处理近零透射部分，从而构建多种振动模式的超声场。同时该方式拓宽了调控声场的自由度，实现全空间维度上的声场调控，且基于该种可擦涂的表面化学处理的方式易重构多种复杂声场而不更换振源单元。进一步地，研究团队基于共振频率为1MHz体波器件开发出低频聚焦超声刺激系统对动物体进行行为学统计分析。与现有的动物行为学研究对比，本工作构建了不同振动模式的超声声场，可实现秀丽隐杆线虫(C.elegans)行为学刺激，而不再局限于高频声表面波的刺激或是借助于微泡的稳态空化，该工作为实现超声神经刺激器件的集成化提供一种方案。重要的是，本工作方案实现了秀丽隐杆线虫高灵敏（81%反转效率）的行为学响应。该工作的提出和实现，解决了流固耦合导致的复杂物理边界引起声场调控的困难，且打破了高频超声刺激系统的局限性，对新型多种振动模式超声声场构建方式及动物体多自由度神经调控行为学的研究意义重大。

图片说明：基于仿生方式制备非接触式控制动物行为学的超皮肤(Meta-skin)器件。

该工作得到了国家科技部、自然科学基金委员会等单位的支持。