仿生声学超材料的声波控制及水下应用研究进展
2021-08-26王兆宏罗怡坤楚杨阳
人工晶体学报 2021年7期
关键词:结构
王兆宏,罗怡坤,楚杨阳
(1.西安交通大学电子科学与工程学院,电子物理与器件教育部重点实验室,多功能材料与结构教育部重点实验室,西安 710049;2.郑州轻工业大学软件学院,郑州 450001)
0 引 言
声学超材料作为一种新型的人工结构,通过对传统材料进行加工组合等设计,拥有了天然材料所不具备的超常物理性质。比如在宏观系统中呈现特殊的等效物理性质:各向异性、负密度、负弹性模量、负折射等。通过人工设计的微结构可以调控声学超材料的能带色散关系,从而改变声波的激发和传播,并能够产生突破衍射极限的分辨率。因此,声学超材料极大地拓宽了传统声学材料的概念,为小尺寸实现低频吸声、隔声、减振、隐身等声波控制提供了新的思路。
仿生学的概念于1960年被提出,被广泛应用于航海、航空、航天、农业、电子、自动控制和卫星导航等诸多领域,它是生物学、数学、力学和工程技术学等学科相互渗透而结合成的新兴的交叉科学。仿生学是通过研究和借鉴生物系统的结构、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征和原理,为设计和制造新的技术设备提供了类似于生物系统特征的新原理、新方法和新途径。仿生思维一直伴随着人类文明发展的进程,已经在许多科学研究和应用领域取得了突出成绩,产生了很多推动人类进步的发明创造。例如,模仿草叶边缘锯齿的锯、模仿蝙蝠超生定位的雷达、模仿苍蝇复眼的蝇眼航空照相机、模仿能感知千分之一温度变化的响尾蛇“探热器”等举不胜举[1-2]。……
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