中高频噪声通常可采用吸音棉、穿孔板等方案进行有效控制。相较而言,由于低频声波 (20— 400 Hz)在传播过程中的穿透能力强,难以衰减, 目前对低频甚至超低频声波的抑制尚未形成较好的方法。近年来,声子晶体和声学超材料在国内外实现了快速发展,为解决该难题提供了新的思路。本文在传统弹簧-振子局域共振基础上,并联倾斜弹簧负刚度机构,提出一种新型的准零刚度局域共振型声学超材料板,以实现低频宽频带有效隔声。首先,从动力学角度推导准零刚度结构的归一化等效刚度；然后,基于等效介质法建立声学超材料板的隔声理论模型,并通过理论分析和数值模拟(有限元)结果,讨论其在正负等效刚度区的隔声效果；最后，为验证理论预测的准确性,制备准零刚度超材料板样件并采用阻抗管对其进行测试。进一步利用理论模型，从等效质量面密度、反射系数和声阻抗率等多个角度,分析了超材料板的隔声机理。本文提出的利用准零刚度局域共振思想实现低频宽带隔声的方法,克服了传统超材料需减小刚度或增大附加质量的不利特性,对低频隔声结构的设计具有重要的理论指导意义。
近日，该成果以“一种准零刚度声学超材料板的低频宽频带隔声行为”为题发表在物理学报上。文章的第一作者为卢天健教授硕士生胥强荣，沈承副教授及卢天健教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金等的支持。
文章链接：https://wulixb.iphy.ac.cn/article/doi/10.7498/aps.70.20211203
