声学元流体：独立操纵质量密度和体积模量
摘要：独立调控质量密度和体积弹性模量是操控声波传播的关键。声学超材料提供了一种实现各种声学参数的可行方法。然而，相关研究主要集中在空气中，巨大的阻抗差使得直接将这些空气中的结构推广到水下应用变得困难。在这里，我们提出了一种元流体来实现水下质量密度和体积弹性模量的独立操控。元流体由浸入水中的空心规则多边形组成。通过调节空心规则多边形的边数和选择适当的材料，元流体的有效质量密度和体积弹性模量可以独立调节。基于灵活的调节方法，设计了具有相同阻抗但不同声速的元流体，并用于实现与水下阻抗匹配的梯度折射率透镜。此外，通过将所提出的元流体与其他人工结构结合，可以实现具有很大各向异性的声学参数，这通过设计和展示与水下阻抗匹配的声学地毯斗篷加以说明。这项工作可以扩展水下超材料的实用性，为未来潜在的实际水下设备工程应用铺平道路。
作者：Yafeng Bi, Ping Zhou, Han Jia, Fan Lu, Yuzhen Yang, Peng Zhang and Jun Yang
论文ID：2304.07758
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2023-04-18