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声学超材料概念的起源是怎样


  声学超材料概念的起源是怎样?

声学超材料

  声学超材料的概念没有严格定义,一般认为具有奇异声学性质的人工复合材料可称为声学超材料。对这一研究领域的早期进行探索我们可以直接追溯到20世纪90年代初,受电子波段相关理论和光子通过晶体内部结构的影响,西加拉斯等人提出了声子晶体的概念(Phononic crystal),并从企业理论上分析推导出声子晶体的弹性波禁散特性。90年代中期,Martinez-Sala等人实验测量了西班牙马德里的一片“流动旋律”,第 1次实验验证了音响晶体在Martinez频段形成的禁带。

  实验测量结果表明,声波在特定频率下大幅减少。因为铁管表面坚硬光滑,像是禁带形成的机制进行类似于X射线和晶体之间相互促进作用的布拉格角度散射,因此也被称为基于布拉格散射型声子晶体。自此,声子晶体在声学领域引起了广泛的关注,但由于波长和结构周期的相似性,在低频段需要更大的尺寸,因此不易使用。

  因此,2000年有人提出了局部共振声子晶体的概念。他们在柔软的硅橡胶上盖上重质量的铅球,埋在环氧树脂进行气体中,形成了一个三维空间三元声子晶体。由粒子(铅球)弹簧(硅橡胶)系统形成的声子晶体可以在低频率下形成金簇。也就是说,透射曲线很差。局域共振型声子晶体柱的工作频率由单位的共振频率决定,一般情况下,局域共振波段缝隙内的声波比结构尺寸大得多,对控制低波段声场具有重要意义。

  声学超材料的新发展方向是怎样?

  和现在绝大多数科研领域一样,声学超材料的发展也是建立在理论研究和实践应用的并行基础上的。随着社会人们对声学人工智能结构认识的逐渐加深,声学超材料这一技术领域的前沿也逐渐可以分为以下两个方向。是一个想超材料离开的概念吗为了能够实现我们这一发展目标,科学家们的首要任务是针对我国当前中国实际应用中可能存在的问题,对声学超材料科学研究方法进行理论上的突破和技术上的革新。另一个方向,要点是理论研究的使用声人工结构的宏观设计和准备。基于薛定谔方程、麦克斯韦方程和弹性波方程等波动方程的相似性,利用声学超材料作为比较复杂物理现象的平台。

 

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