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科学家用3D打印开发出完美吸收低频声波的结构

2016-02-18 08:59
安娜PARKER
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    日前,法国国家科学研究中心(CNRS)和洛林大学(University of Lorraine)研究人员最近开发出一种设计,该设计使用一种盘起来的声学超界面材料实现了在非常低频范围内的声波的完美吸收。该项研究成果已经被发表在《Applied Physics Letters》杂志上。

  科学家们认为,使用3D打印技术,当前一些影响吸收声波的障碍最终会被克服,同时这一成果还将在其它方面有着广泛的应用。

  CNRS首席科学家Badreddine Assouar称:“这项设计的主要优势就是我们吸收器上的深亚波长厚度,这意味着我们可以处理非常低的频率——也就是很长的波长——而且是以尺寸很小的结构。”

  据了解,声波吸收系统的主要原理是将声波的能力转换为热能。迄今为止打造该系统最常见的方式就是将带孔的板子直接放置在具体对象之前以制造一个空气口袋。然而这一技术随之而来的问题就是它的尺寸。然而,这一进程的继续问题是其大小。Assouar和他的团队使用以前的研究成果开发出了螺旋通道系统解决了这个问题。

  “针对深亚波长的完美声音吸收器永远是一个挑战,因为在线性耗散系统里,摩擦功率与线性弹性变形能量成正比。”研究人员在其论文中称:“为了加强连贯的耗散,最直观和常见的方式是增加能量密度,比如,引入谐振结构。”

  “我们的创新之处在于将盘绕空间的概念扩展到该带孔系统中,从而大大降低了系统的厚度,并且变成了带深亚波长厚度的完美吸收器。该技术如果可以成功地实现,将会对声学设备、应用,甚至整个声学领域产生深远的影响。”

  事实上,研究人员所做的,主要是让声波通过穿孔板的中心孔进入了盘绕的空气通道。在这一过程中,其声波的波长会增加,并且获得了较低的声速和较高的声波反射指数。关键是,利用这一技术可以创建薄的多的吸收器。其盘绕的腔和声抗,最终会使声波的能量在整个腔内被吸收。

  “通过解决这个艰巨的挑战,我们设计的基于超界面材料的完美吸收器有着相当光明的应用前景,并为相关设备的制造铺平了道路。”研究人员在论文中称:“在经过优化后斜入射的完美吸收也可以实现,由于超界面材料的的几何形状远小于工作波长,这证明了阻抗分析的正确性。而我们提出的结构也很用容易用3D打印技术制造出来,它还具有体积小、结构稳定、效率高的有点。”

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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