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蜘蛛网启发的轻型膜型声学超材料宽带低频隔声( Spider Web-Inspired Lightweight Membrane-Type Acoustic Metamaterials for Broadband Low-Frequency Sound Isolation )
H Huang E Cao M Zhao S Alamri B Li
膜型声学超材料(MAM)具有优良的隔声性能和轻薄特性。然而，传统MAMs的反谐振模态是在很宽的频率范围内断断续续地产生的，导致反谐振模态的不连续性。采用轻量化的MAM设计实现宽带低频声衰减仍然是一个关键的研究方向。本文将仿生构型设计思想引入MAM结构中，提出了一种在低频范围内实现宽声衰减的策略。基于蜘蛛网拓扑结构的观点，提出了两种基于聚合物膜和谐振腔的MAM模型。对其声衰减性能和物理机理进行了数值和实验研究。系统地研究了由仿生排列和主体聚合物膜耦合引起的多态反共振模。在这两种轻质的仿生设计中，都在数值和实验上观察到了显著的声音衰减。值得注意的是，与传统的MAM结构相比，在衰减带宽和减重性能方面都得到了显著的提高。特别是，生物启发的MAM模型I表现出与参考模型相似的隔离性能，但重量减少了近一半。仿生模型II大大拓宽了声衰减带宽；同时，它保留了更轻的重量设计。提出的生物启发策略为设计具有高功能和轻质性能的隔声器件提供了潜在的途径。
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