基于弱共振单元耦合的轻薄宽频强吸声结构 | EurekAlert! Science News

IMAGE: 基于完美共振单元与弱共振单元耦合的吸声结构及其吸声性能比较 view more

Credit: ©《中国科学》杂志社

低频噪声一直是环境噪声控制中的“顽疾”。根据经典声学理论，传统吸声材料/结构的厚度受限于其工作频率的声波波长。因此，寻求具有深亚波长厚度的宽频强吸声体具有重要的科学意义及广泛的应用价值。近年来，声学超材料/超表面的迅速发展为实现深亚波长完美吸声体提供了新的途径，基于薄膜共振、卷曲背腔及内延管颈等概念设计的超构吸声体突破了传统结构的厚度限制，实现了窄带高效吸声。在此基础上，研究者将一系列这样的共振单元组成阵列，通过这些单元本身的吸声峰“拼接”成具有一定宽度的吸声频带。在该设计中，单元阵列的整体吸声性能主要取决于共振单元本身的吸声效率，单元间的耦合作用往往仅起到次要的作用。

近日，同济大学李勇研究员课题组和香港理工大学祝捷副教授课题组提出了一种新颖的设计理念，利用厚度更薄的非完美单元个体（本身仅具有弱共振低效吸声效果），并强化它们之间的耦合作用，实现了更高效的宽频吸声。这样设计的超薄吸声单元阵列（厚度仅 3.9 cm）具备在宽带范围内 (870 Hz – 3224 Hz) 高效吸声 (平均吸声系数 0.957) 的优异性能。该工作发挥了弱共振非完美吸声单元相较于完美吸声单元在结构厚度上的优势, 揭示了耦合作用主导吸声性能的设计模式在吸声效率上优于独立吸声单元拼接模式的机理。该研究为设计新颖的超薄宽频吸声结构开辟了新的途径，也为广泛的表面阻抗调控相关研究领域提供了一种革新的设计思路。

该项目由中国国家自然科学基金（11704284, 11774265）,中国科协青年人才托举工程（2018QNRC001）以及上海市浦江人才计划（17PJ1409000）提供支持。

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更多详情请阅原文：

Sibo Huang, Zhiling Zhou, Dongting Li, Tuo Liu, Xu Wang, Jie Zhu, Yong Li. Compact broadband acoustic sink with coherently coupled weak resonances. Science Bulletin, doi: 10.1016/j.scib.2019.11.008

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927319306401