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基于磁流变弹性体多包覆层声学超材料带隙及传输谱特性

物理学报
物理学报

(哈尔滨工程大学机电工程学院,哈尔滨 150001)在不改变结构的情况下实现声学超材料对外部响应的可调性,一直是声学超材料所面临的挑战之一.因此,本文提出了以磁流变弹性体(MRE)作为单、双包覆层的声学超材料元胞结构,研究其在磁场作用下的可调带隙以及传输谱特性.通过改变作用于包覆层MRE的磁场强度,控制MRE的剪切模量,使声学超材料的带隙和传输谱在磁场作用下具有可调性.应用有限元法对两种声学超材料的带隙及传输谱特性进行了仿真分析.仿真结果表明,在磁场作用下,两种声学超材料的带隙频率和宽度随着磁场强度的增强而增加;传输谱随着磁场强度的增强其最大衰减频率向高频移动,最大衰减量也随之增加.同时,采用质量-弹簧模型对声学超材料的带隙频率进行了估算,仿真结果与估算结果具有很好的一致性.此外,讨论了芯体、壳体的材料参数以及填充率对带隙和传输谱特性的影响.这些研究可为声学超材料对弹性波的主动控制,以及为新型隔振、抑振结构的开发和应用提供理论基... (本文共13页) 阅读全文>>

权威出处: 《物理学报》

超材料结构的弹性波带隙主动调控研究进展

科学通报
科学通报

近些年,工程材料的发展主要依赖于改变其内部组成形式来改变材料的机械性能.这些材料通常是根据特定的性能定制以满足需求.然而,具有特定本征性质的材料开发具有一定挑战性,这是由材料本身的属性所决定,比如低强度材料具有较低的密度,反之亦然.超材料是一种人工设计的周期性结构,它不仅增强了组成材料的属性,还赋予其不同的功能,比如负折射率、负质量密度、负泊松比、负介电常数、负磁导率、负体积模量等[1,2].同时,它还可以产生阻隔弹性波传播的频带,即带隙(或禁带)[3~5].由于这一有趣的现象,对超材料结构在弹性波衰减和振动控制中的理论和应用的探索引起了学者广泛的研究兴趣.为了获得更好的带隙特性,已经对不同的周期结构进行了大量学术研究[6~9].一般认为,存在两种基本的带隙形成机理,即布拉格(Bragg)散射[10]和局域共振型[11].前者存在于声子晶体中,带隙出现在波长与晶格常数相同数量级的频率范围内.因此,需要设计较大的晶格常数来衰减低频... (本文共15页) 阅读全文>>

权威出处: 《科学通报》

人工带隙材料研究进展与趋势

科技中国
科技中国

一、关于人工带隙材料1.定义与内涵人工带隙材料是指由亚单元结构周期排列而成,具有新奇的光学和电磁响应特性的一类新型量子材料。光子在人工带隙材料中的运动类似于电子在凝聚态物质中的运动,可以通过对光子能带的设计来达到调节和操控光子运动的目的。2.研究意义由于光子人工带隙材料具有许多奇特的调控效应,因此在新型电磁材料、集成光子学、微纳光子学、国防科技等领域具有重要的应用。这方面的研究不仅对推动我国基础学科发展有重要科人工带隙材料有许多奇特的调控效应,其基础和应用研究受到各国政府、军方、学术机构以及产业界的高度重视。本报告对光子人工带隙材料领域国内外研究进展和趋势进行了梳理分析,并提出了我国进一步发展重点和对策建议。学意义,而且对高新技术的突破具有战略意义。光子人工带隙材料的基础和应用研究受到各国政府、军方、学术机构以及产业界的高度重视。美国等西方国家对光子微结构的基础和应用研究给予大规模持续支持。密歇根大学TheodoreNorris... (本文共4页) 阅读全文>>

权威出处: 《科技中国》