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研究热点——声学超材料


声学超材料是指由特殊设计的人工声学微结构单元周期排列在弹性介质中构成的新型声学材料或结构,可以获得自然界材料不具有的超常物理特性,如负质量密度、负折射、负模量等。

声学超材料特性仿真研究

 

声学超材料研究源于局域共振声子晶体(内含局域共振单元的声子晶体),已有研究表明,基于局域共振单元构建的声学超材料,可以在低频范围产生弹性波带隙(不存在任何本征弹性波色散曲线的频率范围),在带隙频率范围内可以显著地抑制弹性波的传播。通过在传统的工程结构(如杆、梁、板)上周期性地附加局域共振单元,可以构建一类局域共振型声学超材料结构,这类新型结构同样可以产生低频带隙特性,利用其带隙特性可以实现对结构振动与噪声的有效控制。

亥姆霍兹共鸣器型声学超材料

 

波士顿大学的一个机械工程师团队开发了一种新设备,专门设计用于阻挡高达94%的入射声波,同时仍让空气通过。研究人员表示,在需要阻挡声音但气流不受阻碍的情况下,这种设备在现实世界中可以有很多应用。这些环可以放置在喷气发动机的排气口周围,无人机上的风扇下,或建筑物中的加热和冷却系统的通风口中。

近年来,声学超材料的研究已经成为了声学、力学、材料科学与工程等诸多领域和学科交叉研究的科技前沿。未来无论在理论研究还是应用探索方面,声学超材料展现出了巨大的发展潜力和广阔的发展空间。

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