Technical Papers and Presentations

目前大部分研究集中于空气声学领域，水下声学超材料的报道相对较少。由于水的声学阻抗远大于空气，所以水下声学超材料的设计思路与空气中的相比有很大的不同。针对水下声学超材料，人们提出了一种声学软超材料的概念，即把密度或体积模量远小于水的材料填充在水介质中来构建超材料。然而如何有效且有实际应用价值地制备声学软超材料，仍然是一个难题。本工作通过结合3D打印和材料表面疏水性质，提出了一种制备以气泡为共振单元的超材料的通用方法。利用3D打印的方法制备表面疏水的镂空框架结构，将其浸没入水中后镂空框架中就会形成气泡。这种方法能实现水下三维气泡阵列的快速制备，气泡的形状、大小、位置能够准确地被控制。水中的气泡是非常强的米氏散射体，由气泡阵列构成的超材料具有非常宽的声学带隙，并且这种气泡构成的超材料的带隙宽度要远大于其他类型的超材料。本工作提出的这种制备水下超材料的方法为很多其他的基于局域共振超材料的应用提供了新的思路和方法。在本工作中利用COMSOL中的相场两相流和动网格物理场模拟了疏水结构浸入水中形成气泡的过程，利用声学物理场模拟了超材料的透射频谱和能带结构。