一种基于开口空心球的声学超材料鄢.PDF

物理学报摇 粤糟贼葬孕澡赠泽援杂蚤灶援摇 灾燥造援远园袁晕燥援源 渊圆园员员冤摇 园源源猿园员 一种基于开口空心球的声学超材料鄢 覮 丁昌林摇 赵晓鹏 摇 郝丽梅摇 朱卫仁 渊西北工业大学应用物理系袁西安摇 苑员园员圆怨冤 渊圆园员园年缘月员圆 日收到曰圆园员园年远月员猿 日收到修改稿冤 摇 摇 提出了一种基于局域共振的开口空心球渊泽责蚤造贼澡燥造造燥憎泽责澡藻则藻泽袁杂匀杂冤模型袁数值计算和声学透射实验结果表明基 于该模型的声学超材料可以实现负的弹性模量援为了说明杂匀杂 的局域共振性质袁研究了微结构 杂匀杂几何尺寸渊例 如开口孔径凿和空心球直径阅冤变化时材料的透射性质袁结果表明杂匀杂 的几何尺寸的改变对声学超材料的透射吸 收峰频率有显著影响援另外袁还研究了杂匀杂不同排列方式对透射行为的影响袁发现单层样品中杂匀杂单元数目以及晶 格常数的变化不会引起谐振频率的变化袁但是随着杂匀杂单元数目或者样品排列层数的增加袁材料的谐振强度可以 得到明显增强援 关键词院开口空心球渊杂匀杂冤袁声学超材料袁吸收峰袁等效弹性模量 孕粤悦杂院源猿援圆园援垣早袁源猿援源园援垣泽袁源猿援圆愿援垣澡 心球渊杂匀杂冤共振微结构袁理论计算和透射实验表明 员郾 引 言 这种结构的阵列可以实现负的弹性模量援 同时进一 步研究了 杂匀杂 几何尺寸与共振频率的关系以及 人工设计的超材料可以实现自然界材料所无 杂匀杂排列方式对声学超材料透射行为的影响援通过 法实现的对波的控制援在电磁学领域袁将周期排列 对共振微结构的研究袁能够更好的理解其谐振机理 开口谐振环咱员暂 咱圆暂 和金属杆 的两种结构组合在一起袁 及谐振的影响因素援 因此袁在实际应用中袁可以根据 可以得到同时具有负磁导率和介电常数的左手材 需要设计不同频段的负弹性模量声学超材料援 料咱猿暂 曰且这种材料具有许多奇特的性质袁例如院负折 射尧平板聚焦效应尧反常多普勒效应尧回波效应尧隐 圆郾 样品和实验设备 身等咱猿要员源暂 袁这些奇特性质改变了人们对传统材料的 认识袁有可能实现很多我们无法想象的新应用援 摇 摇 杂匀杂 为一种微结构单元袁由空心球钻孔制备而 由于电磁波和声波的相似性袁声学超材料的研 成袁图员渊葬冤表示排列有杂匀杂结构的声学超材料袁图 究也成为目前的热点援杂澡藻灶早等咱员缘暂提出局域共振思 咱员远暂 员渊遭冤表示杂匀杂 的横截面图援类似于电磁学中的开口 想袁首次在声学领域实现了负的质量密度 袁随后 咱员苑袁员愿暂 谐振环袁杂匀杂单元可以等效为蕴鄄悦谐振电路袁杂匀杂的 发展了一种薄膜型负质量声学超材料 援云葬灶早 圆 空心体腔等效为声容 悦 越 灾辕渊籽 糟 冤袁开口孔等效 等咱员怨暂制备的一维匀藻造皂澡燥造贼扎共振器阵列在实验中实 园 园 园 为声感蕴 越籽 凿 辕杂 袁其中籽 袁糟 为声媒质的密度和 现了负的弹性模量袁为制备负弹性模量声学超材 园 园 藻枣枣 员 园 园