FIRST
导读
近日，由南加州大学的Qiming Wang、麻省理工学院Nichkolas Fang教授和密苏里大学的Guoliang Huang教授组成的研究小组利用微纳3D打印技术，发明了一种可以实现远程控制的声学超材料（图1a,b）。借助磁场的远程遥控，该超材料可以选择性“阻挡”声波和振动的传播，从而实现声音的远程开启或关闭。
图1： a) 3D打印制造的磁场可控声学超材料
b)高分子链与铁磁纳米颗粒的混合物
Second
背景
一般来说，无论通过哪种途径制备材料，材料的结构往往是固定的，结构所对应的性质也随之确定。为了打破这一局限，研究人员大胆使用3D打印技术，为声学材料设计了特殊的晶格结构，并将铁磁颗粒有机地融入，通过施加外部磁场使结构发生变化，成功实现了磁场对结构的精密调控。这种结构的变化将有效地调控声学超材料的“声子能带”，从而决定是否“阻挡”特定频率的声波以及机械振动，达到远程遥控声波或振动的功能。该控制过程可逆且可重复，无论在军事还是在生活中都具有十分重要的应用前景，例如噪声消除、振动控制和声波隐形等。
Third
技术
研究表明，当声学超材料仅具有等效负模量或负密度性质之一时，便能够起到阻碍特定频率声波和振动的作用；而当负模量和负密度同时存在时，这些特定频率的声波和振动又能够再次透过。基于这一基本理论，该研究小组把铁磁颗粒和高分子的混合物作为3D打印的材料，利用立体光固化3D打印技术制备出一种八面体桁架结构。结构内部的铁磁颗粒在外界磁场的作用下，将使整个桁架发生轴向压缩。当压缩量达到临界值时，就会发生屈曲现象，从而改变整个结构的几何构型以及等效弹性力学参数（图2a）。因此，整个结构可以实现从“双正模量”（声波可以通过）到“一正一负模量”（特定频率声波不可通过，即声阻）直至“双负模量”（声波可以通过）的连续可调转变（图2b）.
多图预警！！
【一大波】
Be Careful
【图片】
Right now
【来袭】
Present！
图2：（I-VI) 连续增大的磁场下的形态变化
（VII）移除磁场后超材料的形态
图3： 时间、磁场强度下的结构形态
图4：磁场改变导致模量E正负值的改变，与负密度结合可实现双正到一正一负再到双负的改变，该过程可逆。
a,b)不同磁场强度下，晶格应力、模量与∆d的关系
c)0.23T和0.35T下，超材料位移振幅与声波频率的关系
d)比较超材料在不同声波频率、不同磁场强度下的声学透过率
e)不同磁场强度下超材料在2000HZ和3800HZ中的声学透过率
Four
总结
研究小组表示，同其他超材料相比，这种磁场远程遥控的声学超材料在声波传输、折射、成像、聚焦方面有着十分广阔的应用前景，自由开启和关闭声音的能力为工程师提供了对声音和振动的灵活控制，其快速、可逆、可重复的远程调控又可继续开辟一系列潜在的应用。该篇文章以“Magnetoactive Acoustic Metamaterials"为题发表在Advanced Materials。
原论文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201706348
作者：费翔
排版：Jane周
免责声明：本文旨在传递更多科研信息及分享，提供志同道合者的交流平台。如涉及侵权，请联系下方邮箱，我们将及时进行修改或删除。转载请注明出处，如原创内容转载需授权，请联系下方微信号。
邮箱：zunzun@imeta-center.com
微信号：Jessica_2313