撰文｜王辰，陈洋洋
导读
近年来，借助超材料的奇异特性，研究人员实现了基于坐标变换的完美隐身斗篷，使其不再只是科幻作品中的概念。然而不同于电磁波与声波，弹性波的控制方程在坐标变换后并不能自动保持形式不变性。为保证其不变性，材料的弹性常数需要失去副对称性（minor symmetry），即允许非对称的应力张量存在。而根据角动量守恒定理，非对称的应力张量意味着需要有分布在材料中的“体力矩”。这成为了实现弹性波隐身斗篷的最大障碍。尽管对于二维问题，可以利用外接结构提供所需的分布力矩，例如，接地的转动弹簧，但是外接结构固有约束的存在，导致其很难被应用在弹性波隐身材料的设计中。
近日，来自美国密苏里大学哥伦比亚分校（University of Missouri, Columbia）的Guoliang Huang教授及其研究团队提出了借助超材料中微结构的旋转共振，提供所需的分布力矩，从而打破材料弹性常数的副对称性。该结构以各向同性的六方点阵为基础，将结点换为手性连接的圆形结构，并在其中加入可以共振的子结构，以实现各向同性的非对称等效弹性张量。研究发现利用转动共振可以实现等效极性和手性，此各向同性的极性和手性材料可用于设计精确二维弹性波隐身。随后，研究人员利用该结构设计了基于共形映射的地毯式弹性波隐身斗篷，进行了数值仿真，并展示了隐身斗篷结构对于压力波与剪切波的隐身性能。文章以Polar Metamaterials: A New Outlook on Resonance for Cloaking Applications为题，发表在Phys. Rev. Lett上。
图1 (a) 各向同性的极性和手性材料的共振微结构; (b) 利用此材料设计的地毯式弹性波隐身斗篷; (c) 通过数值仿真展示隐身斗篷结构对于压力波与剪切波的隐身性能。
文章链接
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.084301
免责声明：本文旨在传递更多科研资讯及分享，所有其他媒、网来源均注明出处，如涉及版权问题，请作者第一时间后台联系，我们将协调进行处理（按照法规支付稿费或立即删除）。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。
