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高阶微穿孔型超材料低频宽带吸声机理被引量：1: 2024年; 针对现有低频噪声控制的迫切需要,提出了一种高阶微穿孔型超材料结构,解释了其低频宽带吸声机理,并设计了新型的高阶微穿孔型低频宽带吸声超材料,在300~3 000 Hz的频率范围内表现出连续优异的吸声特性。设计了单个单元的吸声结构,通过在传统的微穿孔超材料内部增加穿孔板的方式,激发高阶特性,对比发现,高阶微穿孔型超材料实现了对高阶峰值的灵活调整。使用理论公式和有限元仿真,建立单元结构的计算模型计算单元的吸声系数,对结构进行吸声机理分析,同时分析了典型结构参数对于吸声特性的影响规律;在此基础上,通过单元间的严格耦合,设计了一种9单元宽带吸声结构,并进行实验验证。实验结果表明,该材料总体厚度为106.1 mm,在300~3 000 Hz的频率范围内获得了连续优异的带宽,平均吸声系数达到90%以上。该结构具有亚波长厚度的低频宽带吸声特性,在汽车、飞机、轮船等噪声环境中,具有广阔的减震降噪的工程应用前景。; 郭梦媛刘崇锐苏文斌范圣平; 关键词：微穿孔板

超越后向散射通信:超材料无源物联网感知新范式: 2024年; 随着物联网应用需求的日益复杂和多样化,预计入网传感器数量将指数级增长。在现有传感器技术中,基于后向散射机制的无源传感标签因其极低成本和免维护特性,展现出更大规模部署的潜力。然而,现有无源传感标签受限于传输距离不足,进而限制了其在实际应用中的广泛部署。针对上述问题,提出了一种基于超材料标签的无源物联网感知系统。作为一种后向散射标签,能够随感知目标的状态改变其对无线信号的散射系数。无线收发机进而通过处理标签的散射信号,即可同时完成感知与数据传输。超材料标签由多个单元以小于半波长的间隔排列构成,从而能够有效地集中信号能量,便于接收机检测,进一步增加系统传输距离。为了优化所提出系统的性能,基于超材料等效电路模型与无线传输模型,构建了新型的感知传输联合模型。并在此基础上,进一步分析优化了超材料标签结构,提出了一种基于深度学习的感知算法,实现了对环境状态分布的感知。原型实验基于开口谐振环结构实现了一种湿度敏感的标签,并展示了系统在2 m范围内实现无源感知湿度分布的能力,有效地将无源传感的传输距离从分米级提升至米级。; 刘旭张泓亮宋令阳; 关键词：物联网超材料后向散射

电磁超材料及智能超材料隐身技术发展现状及趋势被引量：1: 2023年; 从武器装备的实际电磁攻防需求出发,聚焦于超材料在电磁领域的应用,简单回顾了电磁超材料的发展历程和实用化进程,着重介绍了近年来最可能产生颠覆性技术的领域——智能可重复编程超材料及基于其的智能隐身系统。基于长期对电磁隐身、新型电磁器件的研究,结合实践经验,对目前超材料隐身技术成熟度进一步提高所面临的难点进行分析,并对未来的发展做出了建议和展望。; 陈天航何磊明袁宏皓蔡通; 关键词：电子对抗超材料

增材制造成型机械超材料的研究进展及展望被引量：2: 2022年; 增材制造技术解除了传统制造方法对零件结构的限制,使越来越多复杂结构的“自由制造”成为可能。超材料的出现打破了自然界传统结构在性能上的限制,实现了许多自然结构无法实现的功能。随着增材制造技术的日益成熟,对于高性能、轻量化构件的需求愈来愈强烈,而超材料在具有自然结构所不具备的超常物理性质前提下,进一步实现了超强超轻的机械目标。增材制造的技术特点消除了超材料的制造约束,提高了超材料的潜力,为结构复杂的机械超材料的成型提供了一种有效的方法。零泊松比结构是一种特殊的机械超材料,它优异的性能引起人们的广泛关注。总结了目前国内外增材制造技术成型机械超材料的相关研究进展和激光选区熔化成型具有零泊松比特性的板壳晶格结构的设计难点,并对其发展进行了展望。; 张振杰龙芋宏徐榕蔚刘清原周辽黄平蓝高强; 关键词：轻量化

薄膜型声学超材料对低频振动的隔声特性分析被引量：4: 2022年; 高效共振混合机工作频率为60 Hz,且系统处于共振,产生较大低频噪声。针对振动机械产生的有害噪声,分析了高效共振混合机低频高加速度共振混合过程的特点,得到了60 Hz低频声波穿透力强的特点,相比传统的以吸声材料构建的50~100 mm厚度、隔声效果小于10 dB的隔声罩,分析了薄膜型声学超材料在低频减振降噪中的隔声特性。通过多物理场仿真分析,60 Hz时隔声量为31.4 dB,确定了硅橡胶弹性薄膜的预应力和质量块的面密度;采用3D打印机快速成型技术,构建了隔声实验装置,分析了独立隔声单元、面密度、薄膜尺寸等隔声特性规律。基于人耳在实际环境中感受到的噪声强度,提出了噪声衰减量和插入损失的分析方法,在距离声源380 mm和1000 mm的位置,60 Hz时隔声量分别为27 dB和38 dB。研究成果丰富了低频隔声特性理论,为薄膜型声学超材料的工程设计和优化提供了技术支撑。; 陆志猛陆志猛李从云瞿金平; 关键词：低频振动隔声特性

增强六手臂缺失支柱手性拉胀超材料力学性能理论研究: 2022年; 前期研究工作中,基于有限元分析,作者发展了一种在大变形范围内具有可调恒定负泊松比的新型增强六手臂缺失支柱手性拉胀超材料.为了揭示微观结构-力学性能关系,并进一步指导超材料目标参数设计,本文在小变形框架下基于能量法建立了表征该拉胀材料等效泊松比和弹性模量的理论模型.增强六手臂缺失支柱手性拉胀材料由“Z”型手臂元件组成.“Z”型手臂可以被假设为两端简支的欧拉-伯努利梁.因此,本文首先推导了两端受集中力和力偶的任意形状欧拉-伯努利梁的应变能.然后,考虑平衡条件和变形协调条件进一步给出了材料等效泊松比和弹性模量的理论表达式.研究表明只有“Z”型梁的内外手臂比为2:1时,理论表达式才有简洁的形式.为了更好地利用所推导的理论表达,基于理论推导,本文开发了MATLAT图形用户界面(GUI).在GUI中输入可描述该超材料几何形状的独立几何参数,即可直接获取其等效泊松比和弹性模量.最后,基于理论结果,系统讨论了超材料微结构几何参数对其等效力学性能的影响,并将理论解与有限元计算结果进行了对比.结果表明,可以通过调控微结构几何参数获取大范围的目标力学性能.; 朱一林江松辉于超; 关键词：手性结构负泊松比图形用户界面

石墨烯双曲超材料中的太赫兹渡越辐射: 2020年; 本文理论预期了一种中心频率可调、高功率密度的宽频太赫兹辐射。研究表明,该辐射来源于自由电子垂直穿过多层石墨烯-介质复合结构时激发的表面等离子体激元的相互耦合。数值计算结果表明,该辐射所需自由电子能量极低;辐射频率几乎覆盖了整个太赫兹频段,其中心频率可通过调节石墨烯化学势进行调谐;且由于表面激元的场增强作用,该辐射场强较普通渡越辐射大两个数量级以上。因此,本文所提出的机理有利于开发小型化的宽频可调片上太赫兹辐射源。; 龚森王维王维吴振华赵陶钟任斌吴振华胡旻; 关键词：石墨烯自由电子太赫兹辐射

低电导率超材料的吸波性能研究被引量：1: 2019年; 本文研究了由低电导率材料制备的超材料的吸波性能,通过仿真软件计算了不同电导率超材料吸波性能,研究了其变化规律,在复合材料基材上采用喷涂法制备了电导率为2.3×10^4S/M的超材料结构,探究了不同基板厚度时超材料吸波体的吸波性能变化规律.仿真结果表明,低电导率材料在一定基材厚度下可以实现电磁波的高吸收,并且基材的厚度有最优值,这说明电导率也可以成为设计超材料的参数.制备的超材料基底材料厚度为2mm时,其在7.8GHz处实现了-23.2dB的深吸收,实验规律与仿真结果相吻合.采用喷涂法有助于解决超材料在大曲率、复杂外形等部位难以应用的问题,为超材料的制备以及其大规模应用开辟了一个新的方向.; 魏霖涛黄大庆周卓辉程红飞赵懿; 关键词：超材料吸波材料喷涂法

Miura折叠超材料在简谐激励下的振动响应被引量：1: 2019年; 折叠超材料基于折叠结构发展而来,具有超常的物理性能。应用ADAMS分析典型的三种结构模型,在力和位移两种简谐激励下,不同折痕刚度对Miura折叠超材料振动响应的影响。结果表明,单自由度结构的Miura模型在两种激励下频率响应类似,通过改变折痕刚度可以改变其共振频率,达到很好的低频隔振效果。多自由度模型可以通过增加堆叠数量降低共振频率。为Miura折叠结构的隔振设计提供一定理论参考。; 张大鹏周翔; 关键词：振动与波简谐激励动力响应

Nodal Discontinuous Galerkin Method for Time-Domain Lorentz Model Equations in Meta-Materials: 2018年; In this paper,Nodal discontinuous Galerkin method is presented to approxi-mate Time-domain Lorentz model equations in meta-materials.The upwind flux is cho-sen in spatial discrete scheme.Low-storage five-stage fourth-order explicit Runge-Kutta method is employed in time discrete scheme.An error estimate of accuracy O(τ^(4)+h^(n))is proved under the L^(2)-norm,specially O(τ^(4)+h^(n+1))can be obtained.Numerical exper-iments for transverse electric(TE)case and transverse magnetic(TM)case are demon-strated to verify the stability and the efficiency of the method in low and higher wave frequency.; Shanghui JiaChanghui YaoShuai Su; 关键词：META-MATERIALS

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