法国勒芒大学声学实验室声学材料团队最新成果：基于秸秆束构型的仿生吸声超构流体- 大数跨境

两江科技评论

2019-06-13

导读：近日，法国勒芒大学声学实验室J.-P. Groby研究员与V. Romero-Garcia研究员课题组，受秸秆吸声特性的启发提出并研究了一种基于秸秆束构型的仿生超构流体。

导读

千百年来，谷物秸秆一直是一种常用的建筑材料，而其在吸声方面的优良特性也早已被发现。近日（2019年5月29日），法国勒芒大学声学实验室J.-P. Groby研究员与V. Romero-Garcia研究员课题组，受这一特性的启发提出并研究了一种基于秸秆束构型的仿生超构流体。研究成果以“3D printed sound absorbing metafluid inspired by cereal straws”为题，于2019年6月11日在线发表于Scientific Reports。

创新研究

声学超构流体被定义为在声学上能够模仿另一类流体的特性的流体。这一概念最早是由J. Pendry与J. Li于2008年在声学隐身材料的研究成果的基础上提出的。一般情况下，我们可以通过局部形变法等方法来定义原始流体向超构流体的映射，这样得出的声学超构流体（人工微结构材料）一般具有特定参数在特定领域内（频段或空间分布上）的各向异性，如隐身斗篷（cloaking）、五聚体材料（pentamode）等。

勒芒大学声学实验室团队，通过均质化算法，研究了一种类似秸秆束的紧密排列的圆柱形四分之一波长共鸣器阵列，揭示了这一阵列在特定频率上的负压缩系数特性。这种超构流体结合了共鸣器外部粘弹性损耗所带来的强扩散与四分之一波长共振所带来的强散射，理论上预测了宽频带隙与慢波现象的出现。理想化模型样品通过3D打印而成，其阻抗管测量实验结果与理论模型极为一致，超构流体层以其厚度13倍的波长处实现了完美吸声，并通过慢波现象实现了状态密度的增加，从而导致了连续出现的高吸收峰。这一系列特征启示了谷物秸秆作为廉价绿色环保声学材料的巨大潜力。

此文章为第一作者黄唯纯博士在勒芒大学声学实验室攻读博士期间的主要研究成果。黄唯纯博士现工作于南京大学光声超构材料研究院。文章通讯作者为Logan Schwan博士，勒芒大学声学实验室博士后研究员。共同作者之一， J.-P. Groby研究员，欧洲联盟科学合作组织（EU COST）所属DENORMS（降噪材料与结构设计）基金会首席专家；V. Romero-Garcia研究员，法国国家科学研究中心CNRS声学超材料研究组GDR Meta成员。此项工作收到了来自欧洲联盟科学合作组织（EU COST）所属DENORMS（降噪材料与结构设计）基金会的支持与资助。