声学超材料在工程中的应用及展望

工程17（2022）22超材料研究展望展望：未来工程中的声学超材料卢强兵a，李欣a，张秀娟a，卢明辉a，b，c，陈强，陈强a，c，南京大学材料科学与工程系固体微结构国家重点实验室，南京210093b南京大学江苏省人工功能材料重点实验室，南京210093c南京大学先进微结构协同创新中心，南京210093阿提奇莱因福奥文章历史记录：2021年11月28日收到2022年3月27日修订2022年4月20日接受2022年7月28日在线提供保留字：声学超材料吸声/隔声声学成像工程应用A B S T R A C T声学超材料（AMM）是一种利用适当的结构设计并表现出天然材料中没有的奇异特性的人造材料体积模量、质量密度和折射率）。这些有趣的性质为声音操控提供了新的手段，因此引起了人们的极大关注。近20年来，声磁材料的基础研究取得了巨大的进展，不仅促进了现代声学的发展，也显示了声磁材料的工程应用潜力。在这里，我们回顾了AMM的最新发展，重点是其未来的工程，特别是在最有前途的领域，如吸声/隔音，声成像，隐身，因此，我们还要概述他们面临的机遇和挑战©2022 The Bottoms.Elsevier LTD代表中国工程院出版，高等教育出版社有限公司。这是一篇CC BY-NC-ND许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）中找到。1. 介绍声学是物理学的一个分支，涉及机械波的产生、传播、检测和转换（即，声波和弹性波）在通信、超声成像、非侵入性高强度聚焦超声（HIFU）手术等领域的现代工程中发挥着越来越重要的作用。通常，声波的操纵一直是科学家和工程师的挑战，因为声波的强衍射和穿透能力，这是由于它们的长波长和与其他类型的经典波的弱衰减兼容性[1]，尽管声波的强穿透能力在某些应用中可能是一个优势，例如超声成像。随着声学超材料（AMM）的出现AMM可以追溯到20世纪90年代，随着声波晶体（SC）的出现[2，3]。通过构建与主体基质具有高阻抗对比度的周期性个体，可以创建表现出由分裂波的强布拉格散射[4，5]引起的独特能带结构的此外，委员会认为，*通讯作者。电子邮件地址：luminghui@nju.edu.cn（M. Lu），yfchen@nju.edu.cn（Y.陈）。在SC中观察到负折射[6，7]、异常透射[8]和带边态[9]随着具有局部共振的超材料的发现[10与要求晶格参数和调节波长处于相同量级的SC不同，局部共振AMM的晶格常数远小于目标声波的波长。因此，局域共振AMM在深亚波长波的调节中显示出潜在的长期以来，不同学科的研究人员设计了具有前所未有的本构参数（如负有效体积模量，负有效质量密度和负折射率）的各种AMM结构，以实现奇异功能，如吸声[13]，隐身[14，15]，聚焦[16，17]和反向多普勒效应[18]。相关的声学超表面[19-此外，受量子电子学和拓扑电子学的启发，许多AMM被设计用于模拟这些拓扑现象和性质，例如Dirac-cone类型的色散关系[26，27]、伪扩散传输[28]、拓扑单向边缘态[29-如前所述，这项多方面的研究为航空工业、轨道交通、生物医学、新基础设施建设https://doi.org/10.1016/j.eng.2022.04.0202095-8099/©2022 THE COMEORS.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程杂志首页：www.elsevier.com/locate/engQ. Lu、X.Li，X.Zhang等人工程17（2022）2223和更多.然而，如何设计和优化AMM以满足现实世界中的需求的挑战仍然有待克服。迄今为止，已有大量关于AMM的综述文章和书籍[37-在这里，我们将重点介绍AMM的实际应用，通过回顾在吸声/隔声、声成像、隐身等领域取得的重大进展此外，我们将概述的机遇和挑战，AMM在未来的声学工程- ING应用。2. 声学超材料的应用2.1. 吸声/隔音来自发动机、轮轨摩擦、空调等的噪声污染是当今社会耗散声能和隔绝声传播是减少甚至消除噪声污染的两种策略。然而，传统的吸声/隔音材料对于低频声波来说体积庞大[13，47]通过提高谐振型有源微波的能量密度和利用谐振型有源微波的带隙，亚波长结构可以有效地提高声衰减和阻断声传播。 绝大多数用于吸声/隔音的AMM由deco-额定膜谐振器（DMR）、亥姆霍兹谐振器（HR）、法布里-珀罗谐振器（FPR）及其各种变体构成。第一个DMR超材料，它有一个圆形的膜，0.28毫米厚，其中心重量很小，实现了146 Hz的低谐振频率[48]。相应的2.35米波长比DMR的结构尺寸长得多。随后，展示了用刚性血小板设计图案装饰的弹性薄膜[49]（图1（a））。为了克服几何约束，这导致吸声的固有50%限制[50]，提出了三种可能的策略：一种策略是将DMR靠近硬反射墙放置，因为墙和DMR之间的多次反射可以导致超过99%的能量吸收[51]。利用单极和偶极谐振器的简并谐振频率（图1（b））是另一种完美吸声的策略[52]。第三种策略基于相干完全吸收（CPA）方法，该方法在与目标波相反的方向上引入具有相同振幅但相反相位的控制波，以消除反射和透射，从而实现100%的吸声[53除了噪声吸收之外，DMR超材料还可以用于噪声隔离。Wang等人[56]提出了一种膜约束型DMR超材料，可以抑制膜中心的振动，以隔离低频下的声音DMR超材料的这些独特特性，以及它们的结构简单、体积小和重量轻，说明了这些超材料在降低飞机、高速铁路、汽车和船舶的机舱噪声方面尽管DMR具有出色的吸音/隔音性能，由于塑料薄膜的性能，塑料薄膜在长时间使用后很容易因疲劳而失效因此，利用刚性固体材料制造高性能吸声材料和柔性吸声材料是另一个研究热点。通常，由于与DMR相似的几何约束，单个HR表现出单极共振，导致50%的吸收上限为了解决这个问题，默克尔等人。[57]通过固有损耗和透明模式的相互作用证明了完美的吸声效果;此外，对称（和不对称）结构。此外，通风通道可以吸收声音，同时在封闭的环境中保持除了双端口情况之外，还提出了基于HR的声学三端口网络，用于在相同频率下作为完美吸收器和相干完美发射器操作[58]。为了进一步减小体积，已经引入了基于HR[59，60]的嵌入孔径的策略上述实例证实，增加能量密度可以大大提高吸声效果;然而，共振特性带来的窄带宽限制了吸收谱。一个自然的想法是巧妙地构建一个由多频共振单元组成的混合系统，这些共振单元彼此之间具有轻微的共振频率偏移，以获得整体较宽的吸声谱[612006年，提出了一种基于阵列面板辐射阻抗的理论方法[65]，用于计算HR阵列在低频范围内的吸声。从那时起，这种窄颈HR被广泛探索，以减少谐振器一个例子是将一个或多个带有小孔的单独板插入HR的内部，从而形成穿孔复合HR [66]（图10）。 1（c）），其可以在450-1360 Hz的宽带范围内实现连续的接近完美的吸收。对于FPR，每个通道需要波长的四分之一，这对于低频范围内的吸收结构是显著的尺度。卷曲或折叠通道是减小吸收器尺寸的一种有效方法。通过将具有各种谐振频率的通道堆叠在一起，盘绕的空间结构[23，67，68]在宽带宽内表现出良好的吸声性能。然而，对于在指定频率范围内具有给定吸声性能的吸声体，是否存在最小厚度的问题仍然没有得到解决，直到发现因果关系约束[13，69]，该约束揭示了最小化吸声体厚度和加宽其吸收谱之间的权衡。在因果关系约束的指导下，杨等人[69]实现了一个10.86厘米厚的结构，表现出宽带，近乎完美的平坦吸收光谱（图1（d））。然而，在某些情况下，因果关系约束可以通过操纵吸收体背面的边界条件来规避。 Mak等人[70]实现了一个最小的吸收体厚度，这是一个数量级小于因果限制。最近，基于类Fano干扰，提出了一个中心空心孔和两个不同螺距的环绕螺旋通道[71]，它可以阻挡900-1418 Hz频率范围内90%以上的入射能量与DMR型AMM相比，由刚性固体材料组成的HR和FPR超材料可大大延长使用寿命。由于其承载和装饰功能，这些AMM有望在高速公路，智能电网和高速列车等应用中降低噪音。利用AMM进行水声吸收/隔离是AMM在声纳屏蔽、水下通信、海洋开发等领域的潜在应用的另一个方向。然而，由于高静水压力和中等阻抗对比度阻碍了“超原子”的构建，因此，水介质声吸收/隔离超材料的研究进展缓慢。一些初步的尝试是基于嵌入的气泡结构[72-一个例子涉及基于水中图案化气泡阵列的AMM[76]，其受到生物超疏水系统的启发。这种类型的AMM可以阻止声音在低频率，因为当地的共振。通过改变气泡的大小和它们之间的距离，而不改变Q. Lu、X.Li，X.Zhang等人工程17（2022）2224Fig. 1. AMM用于吸音/隔音。(a)黑色AMM的样品照片。(b)简并谐振器的示意性截断视图。(c)HR的三端口网络视图。(d)穿孔复合HR的示意图。(e)带有中心孔的两个螺旋状螺旋的示意图。(f)由嵌有周期性分布的板状散射体的粘弹性涂层组成的吸收体的示意图。（a）复制自Ref。[49][4[52]许可;(c)[66][69][附图中所有缩写的定义可以在引用的参考文献中找到厚度，工作频率可以在9- 1756 kHz的范围内调谐Duan等人[77]报道了另一种轻型AMM，由橡胶涂层和嵌入到经典亥姆霍兹谐振腔中的金属颈部构成。通过调整内部几何参数，这种准亥姆霍兹谐振器在306至921 Hz范围内实现了几乎完美的吸收。为了拓宽声吸收的带宽，Zhang et al.[78]最近提出了一种使用不同散射体尺寸的方法（图1（f）），Shi等人[79]使用了多个涂层。除了共振结构外，具有梯度折射率的非共振超材料利用散射体的密度变化来调制局部折射率，从而控制入射声波的损耗基于声学黑洞原理和多次散射理论，Naify等人提出了一种新的黑洞模型。[80]设计了一种用于全向水下吸声的线性声速梯度圆柱壳。在此基础上，Wang等人[81]进一步发展了一种新的二维（2D）轴对称一种具有声梯度折射率结构和中空吸波芯的水下全向吸波器。然而，与小波长对应的兆赫超声波的演示仍然给AMM的加工和制备带来困难（更多细节见第3节2.2. 声学成像声成像在医学超声、无损检测、光声成像等领域有着重要的应用追求高分辨率一直是这些领域的重要任务。与光学成像一样，倏逝波携带物体的详细信息，并在离开物体表面时呈指数衰减因此，传统的光学/声学成像技术往往无法从倏逝波中收集信息;因此，成像分辨率受到衍射极限的严格限制。如何获取所携带的信息Q. Lu、X.Li，X.Zhang等人工程17（2022）2225倏逝波是实现高分辨率成像的关键基于AMM，提出了两种主要策略。一种依赖于放大渐逝波以在一定距离内进行检测[82]，另一种将渐逝波转换为传播波[83]以便于测量。第一种策略受到Pendry [84]的“完美透镜”的启发在声学中，已经设计了具有负折射率的2D膜基超材料使用该AMM，已经实现了来自倏逝波源的17倍净振幅增益[78]。还提出了声表面波的类似设计，其中较小的波长（与庞大的声波相比）对受衍射极限限制的成像提出了挑战[87]。已经表明，通过使用2D基于膜的超材料，可以放大表面倏逝波，并且可以分辨距离为1/17波长的两点源[88]（图2（a））。除了膜的类型，Kaina et al.[89]提出了一种由HR组成的负折射率声学超透镜（图2（b）），其中已经实现了比衍射极限大7倍的亚波长聚焦和好3.5倍的分辨率第二种策略是基于各向异性超材料，由于它们能够耦合大波矢量分量（即，渐逝组分）。一般来说，这种类型的AMM的实现是基于在声波导[83，90，91]内激发捕获共振。通过将倏逝波转换为传播波，各向异性AMM甚至可以在远场实现高分辨率成像例如，Li等人[83]使用36个计算机数控黄铜鳍片将倏逝波成分转换为可以传播到远场的传播波，其中相关的深亚波长特征保持完整（图1）。 2（c））。除了上述策略之外，通过在与其周围介质具有高折射率对比度的平板中激发波导谐振，亚波长细节的高空间分量可以耦合到这种平板波导的捕获模式，并且可以在远距离平面处获得亚波长图像[92]。超声波超透镜产生的超振荡声波包提供了另一种突破超声成像衍射极限的方法[93]（图2（d））。针对有源矩阵镜工作带宽窄，成像时会产生严重色差的问题，[83]和鳍形超透镜[94虽然AMM的大多数成像应用都集中在空气传播的声音上，但一些关于水下声学透镜的建议已经开始出现[97，98]。例如，Peng etal.[99]设计了梯度负折射率超材料实现宽带水声聚焦，其焦距可以通过改变晶格间距来调节。这些超材料可以潜在地用于超声成像，超声成像通常基于脉冲回波过程，其需要宽带宽用于聚焦。 实现具有梯度折射率的宽带聚焦透镜的其他方法涉及利用2D五模材料[100]，使用具有非谐振布置的超表面[101]，或者甚至使用由单相杆制成的简单SC，其中实现声学复合透镜以在15和25 kHz之间的频率范围内执行三维（3D）水下聚焦[102]（图10A）。 2（e））。2.3. 其他应用除了上面讨论的应用之外，还有其他几个值得注意的分支，如隐身、单向传播、声学互补超材料和阻抗匹配。隐形，这是第一次提出在光学[103，104]，描述了一种现象，其中一个对象是不可见的传入检测，如果它消失了。这一有趣的现象及其相关学科，如错觉，在目标隐身和安全领域有着重要的应用。基于变换声学方程[105-对于水下声隐身，Zhang等人[111]提出了一种AMM，该AMM由窄通道连接的亚波长腔的平面网络构成（图12）。 3（a））。单向声传播（其中入射波仅在一个方向上传播并且在另一方向上被阻挡）表现得像二极管，并且可以潜在地用于通信、防窃听和声学计算。对于这种非互易传播，通常需要通过引入循环流体来打破时间反演对称性[36]，这通常会导致新的问题，例如不稳定性和高粘度。另一种解决方案是基于打破空间反演对称性，这会产生具有更高效率，更宽带宽和更低功耗的单向声音传播[112]（图113）。 3（b））。为了实现单向传播或减少后向散射，另一个蓬勃发展的领域最近吸引了大量的关注，即物质的拓扑相[113，114]。拓扑物理学起源于电子系统，并首次被发现是著名的整数量子霍尔效应的原因，很快就扩展到光学[115，116]和声学[117，118]的经典领域，其中超材料作为资源丰富的材料平台，极大地丰富了物质拓扑相的研究由于其拓扑保护性质，拓扑材料支持不受反向散射影响的稳健界面状态[117]。这一特点使革命性的应用在各个领域，包括低损耗波导，拓扑滤波和准直。更有趣的是，物质的拓扑相为光和声控制带来了新的自由度。例如，通过设计由钢棒组成的2D蜂窝晶格，He等人[119]实现了量子自旋霍尔效应的声学模拟，该效应支持反向散射免疫声音传输（图110）。 3（c））。声学中赝自旋的产生开辟了声学自旋电子学领域[22，120]，这可能在声学通信和自旋相关信息处理中有有趣的应用此外，最近在声谷绝缘体[121]、外尔半金属[122]和高阶拓扑绝缘体[31]方面的发展，除了多用途应用外，还进一步激发了各种声音控制方法。此外，当声波遇到障碍物或界面时，在大的阻抗失配的情况下，大量的声能将被散射。为了恢复失真的声场，已经提出了声学互补超材料（CMM）。通常，CMM同时需要负的和各向异性的材料特性，以防止大的谐振阻尼。它们在经颅超声和无损检测中具有潜在的应用，其中声波经常遇到畸变层，例如头骨，钢板和具有大阻抗失配的层。例如，已经提出了一种利用夹持膜和侧支的准2D声学CMM [123]，以非侵入性方式恢复来自畸变层的衍射（图1）。 3（d））。克服水-气界面的大阻抗失配，增强声传输对水下通信、成像和遥感具有重要意义。声学超颖表面已经被证明能够Q. Lu、X.Li，X.Zhang等人工程17（2022）2226图二. AMM用于成像。(a)由膜基AMM制成的超透镜板。(b)平面声超透镜对两个异相源的超分辨成像。（c）亚衍射极限双源放大成像的实验演示（d）超声波超透镜（上图）和超出渐逝区的超振荡场图案（下图）的照片(e)近似平面波波强的数值结果。(a)复制自Ref。[88]第88章：被人欺负了[89]第89章：被人欺负了[83]《易经》云：“君子之道，焉可诬也？有始有卒者，其惟圣人乎！[93]第93话，(e)转载自Ref。[102]I'm sorry.附图中所有缩写的定义可以在引用的参考文献中找到突破了四分之一波片或多层镀膜的阻抗匹配限制[124]。已经提出了由锁定空气层和具有多个中空单元的疏水固体基底组成的Meta表面，以在10-4000 Hz的频率范围内将能量传输增强200倍以上通过改变固体基底的浸没深度，可以在保持能量传输的同时调谐工作频率。受“莲花效应”的启发使用超疏水铝板和水构建微尺度空气层[126]。在10-100 kHz频率范围内，可以获得接近100%的能量另一个应用是医疗超声，这需要压电材料和人体组织之间的阻抗匹配。引入具有梯度折射率的AMM层是实现阻抗匹配的常用方法[127]。李Q. Lu、X.Li，X.Zhang等人工程17（2022）2227图3.第三章。（a）声学隐身和圆柱形声学隐身结构示意图（b）具有在y方向上的周期性布置的基于声晶体的声二极管的示意图（c）声学拓扑绝缘体的示意图，其由具有相同晶格常数但不同“原子”的两种类型的声子不锈钢棒）半径（左）和交叉波导分路器的照片（右）。（d）仅在颅骨（左）和CMM和颅骨（右）中未聚焦波束的声强场(a)[2019 - 11 -19][2019 - 11-19][2019[123]I'm sorry.附图中所有缩写的定义可以在引用的参考文献中找到等人[128]提出了一种沿超声传播方向具有梯度声阻抗的各向异性锥形结构AMM匹配层，以实现超声在宽频率范围内的超常传输在上述研究中，阻抗匹配效应对于垂直入射是有效的为了实现广角声阻抗匹配，Liu等人[129]使用硅橡胶通过应用具有空间色散参数的有效介质理论来设计一维（1D）和2D声学结构通过这种方式，实现了与水的宽角度和宽带阻抗匹配，导致声波在水中的透射率接近100%。3. 讨论从这个角度来看，我们首先简要地提供了一个全景的AMM建立一个框架，这一主题。然后，我们回顾了AMM在几个有前途的领域，如吸声/隔音，成像，声学和隐身的潜在应用。尽管AMM的基础研究取得了巨大成功，但AMM在实际工程中仍然存在一些挑战。谐振引起的窄工作带宽和导致低透射系数的不可避免的能量损失可以实质上阻碍AMM的实际应用。前一个问题的两个主要解决方案是集成具有宽共振谱的AMM和设计可调谐有源超材料。 作为后一个问题的可能解决方案，最近开发的拓扑绝缘体和相关的拓扑器件由于其拓扑保护而提供了鲁棒的无损声传播。此外，扬声器、换能器和其他能量转换方法（例如，与温度或电磁调节的多物理耦合）可用于补偿AMM的能量耗散。其他探索，例如，非厄米性的物理学和奇偶时间对称属性的AMM可能会揭示更多的新颖和有趣的方式来操纵声波，并促进其应用。除了空气中的AMM，人们越来越关注用于水或人体组织等流体的超材料的设计。然而，如上所述，流体和固体AMM之间的阻抗对比相对较小（仅约一个数量级）。相当大量的声能传输到流体和固体结构两者中可能导致复杂的传播路径，并且因此限制了可获得的有效测量。Q. Lu、X.Li，X.Zhang等人工程17（2022）2228声学参数一种可能解决这一挑战的策略是构建气泡作为谐振器或用弹性膜气泡包裹空气;在这种情况下，可以通过改变气泡的预设压力来调节有效参数或者通过选择不同的包装材料。另一个挑战是弹药的制造简单结构的AMM[130，131]可以通过传统的制造方法制造，包括机械加工、铸造、注射成型和激光切割。具有复杂3D结构的AMM，如通道[67]，腔室[132]和球形或圆柱形填料[10]，主要依靠手工制造和3D打印。然而，大量的手工制造可能导致一致性的损失和不稳定的产品质量。3D打印技术非常适合制造复杂的结构。然而，当涉及到大规模生产时，3D打印可能会遭受高成本消耗，低生产效率和有限的材料种类。因此，在AMM走向现实应用的道路上，开发低成本、高效率、材料多样的新一代3D打印技术显得尤为迫切此外，兆赫范围内的AMM然而，在微米级的制造方法很少报道。因此，在高频超材料的制备中，迫切需要先进的微/纳米结构此外，在全球范围内控制声场和定制AMM的预期功能和属性的新兴想法然而，确定AMM的结构、功能和性质之间的复杂关系需要相当大的努力。数字化AMM与人工智能相结合如图4所示，在设计和优化精致的AMM时，全面考虑基础、性能、制造和应用，在各个方面进行平衡是最终工业应用的关键。图四、AMM的设计和制备应综合考虑各种因素致谢本 工 作 得 到 国 家 重 点 研 发 计 划 项 目 （ 2017YFA0303702 和2018YFA200）和国家自然科学基金项目（12172164，11625418，11774297，51732006，11890700，和51721001）。遵守道德操守准则卢强兵、李欣、张秀娟、卢明辉及陈伟明声明彼等并无利益冲突或财务冲突须予披露。引用[1] Kinsler LE，Frey AR，Coppens AB，Sanders JV.声学基础。第4版霍博肯：约翰威利父子公司;两千[2] SchriemerHP，Cowan ML，Page JH，Sheng P，Liu Z，Weitz DA. 强散射介质中扩散波的能量速度。物理学评论快报1997;79（17）：3166-9.[3] Kushwaha MS，Halevi P，Dobrzynski L，Djafari-Rouhani B.周期弹性复合材料的声带结构。物理学评论快报1993;71（13）：2022-5。[4] SigalasM，Economou EN. 二维系统中弹性波的带结构。固态通讯1993;86（3）：141-3.[5] Martínez-SalaR，Sancho J，Sánchez JV，Gómez V，Llinares J，Meseguer F.雕塑的声音衰减。Nature1995;378（6554）：241.[6] 杨S，Page JH，刘Z，Cowan ML，Chan CT，Sheng P. 三维声子晶体中声音的聚焦。物理学评论快报2004;93（2）：024301。[7] 柯明，刘正，邱春，王伟，石军，文伟，等。二维声子晶体的负折射成像。PhysRev B2005;72（6）：064306。[8] 陆明华，刘晓凯，冯丽，李军，黄春平，陈永芳，等. 通过具有非常窄孔径的1D光栅的非凡声学传输。物理学评论快报2007;99（17）：174301。[9] 邱聪，刘志. 二维声子晶体带边态引起的声定向辐射和增强。应用物理学报2006;89（6）：063106.[10] 刘 智 ， 张 翔 ， 毛 英 ， 朱 永 永 ， 杨 正 ， 陈 春 春 ， 等 。 局 部 共 振 声 材 料 。Science2000;289（5485）：1734-6.[11] 何建民，程建强，杨志，张某某，盛平。宽带局部共振声屏蔽。应用物理学报2003;83（26）：5566-8.[12] Sainidou R，Djafari-Rouhani B，Pennec Y，Vasseur JO.由空心球或空心圆柱体制成的局域共振声子晶体。物理学修订版B 2006;73（2）：024302。[13] 杨 明 ， 盛 平 ， 声 吸 收 结 构 ： 从 多 孔 介 质 到 声 学 超 材 料 。 Annu Rev MaterRes2017;47（1）：83-114.[14] Farhat M，Enoch S，Guenneau S，Movchan AB.流体中线性表面波的宽频带圆柱形声罩。物理学评论快报2008;101（13）：134501。[15] Torrent D，Sánchez-Dehesa J.二维声学隐身：可行的方法。New J Phys 2008;10（6）：063015.[16] 张S，尹玲，方N.用声学超材料网络聚焦超声。物理学评论快报2009;102（19）：194301。[17] 李勇，于刚，梁斌，邹晓，李刚，程生，等。基于声超材料的三维平面透镜。S c iRep 2014;4（1）：6830.[18] Lee SH，Park CM，Seo YM，Kim CK.双负超材料中的逆多普勒效应。Phys RevB2010;81（24）：241102。[19] 李英，蒋翔，梁波，程杰，张玲。基于Metascreen的声学无源相控阵。Phys RevAppl2015;4（2）：024003。[20] 程英，周聪，袁宝国，吴大杰，魏强，刘晓娟。基于人工米氏共振的低频声高反射超稀疏超表面。Nat Mater 2015;14（10）：1013-9.[21] 谢毅，王伟，陈宏，康内克A，波帕毕，卡默SA.具有声学元表面的波前调制和亚波长衍射声学。Nat Commun2014;5（1）：5553.[22] 葛红，徐晓艳，刘丽，徐荣，林志坤，于世义，等。声空子的观测。Phys RevLett2021;127（14）：144502。[23] 王勇，赵红，杨红，钟军，赵东，陆志，等。一种基于螺旋空间的可调谐吸声材料。J Appl Phys 2018;123（18）：185109。[24] 宋国勇，程强，黄斌，董海艳，崔天俊。低频声衰减用宽频分形声学超材料。应用物理学通讯2016;109（13）：131901。[25] LiangZ，Li J. 把空间卷起来的超声波材料。 物理学评论快报2012;108（11）：114301。[26] 于世元，孙晓春，倪新，王强，严晓娟，何春，等.表面声子石墨烯. Nat Mater2016;15（12）：1243[27] Torrent D，Sánchez-Dehesa J.石墨烯的声学模拟：声学表面波中狄拉克锥的观察。 Phys Rev Lett 2012;108（17）：174301。[28] 张X，刘Z. 二维声波晶体中声波的极值透射和拍频效应。物理学评论快报2008;101（26）：264303。[29] 陈志光，吴毅。可调拓扑声子晶体。Phys Rev Appl 2016;5（5）：054021。Q. Lu、X.Li，X.Zhang等人工程17（2022）2229[30] 倪新，何成，孙晓成，刘新，陆明华，冯丽，等。循环气流声谐振器网络中的拓扑保护单向边缘模。 New J Phys 2015;17（5）：053016.[31] 张新，王宏新，林志坤，田英，谢波，陆明华，等。声波晶体中的二阶拓扑和多维拓扑跃迁。Nat Phys2019;15（6）：582-8.[32] Christensen J，Willatzen M，Velasco VR，Lu MH.宇称时间合成声子介质。Phys Rev Lett2016;116（20）：207601。[33] ZhuX，Ramezani H，Shi C，Zhu J，Zhang X. PT对称声学。 物理学修订版X2014;4（3）：031042。[34] 胡波，张忠，张宏，郑玲，熊伟，岳忠，等。非厄米拓扑回音壁。Nature2021;597（7878）：655-9.[35] Popa BI ， Cummer SA. 非 互 易 和 高 度 非 线 性 有 源 声 学 超 材 料 。 NatCommun2014;5（1）：3398.[36] FleuryR，Sounas DL，Sieck CF，Haberman MR，Alfred A. 紧凑型声环行器中的声隔离和巨线性非互易性。Science 2014;343（6170）：516-9.[37] 廖刚，栾春，王正，刘军，姚旭，付军，声超材料：理论、结构、制备方法及应用。Adv MaterTechnol 2021;6（5）：2000787。[38] Zangeneh-Nejad F ， Fleury R. 声 学 超 材 料 的 活 跃 时 间 。 RevPhys 2019;4 ：100031。[39] 吴勇，杨明，盛平。声超材料的转变。JAppl Phys 2018;123（9）：090901。[40] 葛华，杨明，马春，陆明华，陈永芳，方宁，等。突破障碍：声学功能材料的研究进展。 Natl Sci Rev 2018;5（2）：159-82。[41] Cummer SA ， Christensen J ， Alfred A. 用 声 学 超 材 料 控 制 声 音 。 Nat RevMater2016;1（3）：16001。[42] 陆明华，冯玲，陈永芳.声子晶体和声学超材料。今日材料2009;12（12）：34-42.[43] 穆罕默德LCW。 从光子晶体到地震超材料：通过声子晶体和声学超材料的综述。 Arch Comput Methods Eng2021;29：1137-98.[44] Kumar S，Lee HP.声学超材料在建筑和城市噪声缓解中的现在和未来作用。声学2019;1（3）：590-607。[45] 刘军，郭华，王涛.声学超材料与声子晶体研究进展。晶体2020;10（4）：305。[46] Kumar S，Lee HP.有源声学超材料的最新进展。Int J ApplMech 2019;11（8）：1950081.[47] Allard J，Atalla N.声音在多孔介质中的传播：吸声材料的建模。第2版奇切斯特：约翰威利父子有限公司; 2009年[48] 杨志，梅军，杨明，陈浩辉，盛平。具有负动态质量的膜型声学超材料。物理学评论快报2008;101（20）：204301。[49] MeiJ，Ma G，Yang M，Yang Z，Wen W，Sheng P. 作为低频声音超级吸收器的暗声学超材料。Nat Commun2012;3（1）：756.[50] 杨明，李英，孟春，付春，梅军，杨志，等。亚波长薄膜结构的吸声：几何透视。CRMecanique 2015;343（12）：635-44。[51] 马刚，杨明，肖S，杨智，盛平。具有混合共振的声学元表面。Nat Mater2014;13（9）：873-8.[52] 杨明，孟春，付春，李英，杨智，盛平。简并共振器的亚波长全声吸收。 应用物理学通讯2015;107（10）：104104。[53] WeiP，Croënne C，Tak Chu S，Li J. 声波的对称与反对称相干完全吸收。 应用物理学通讯2014;104（12）：121902。[54] 杨明，马刚，杨智，盛平。膜型超材料的亚波长理想声吸收：几何透视。EPJ ApplMetamat2015;2：10.[55] 孟春，张X，唐ST，杨M，杨Z。作为灵敏零检测器的声相干理想吸收体。SciRep2017;7（1）：43574。[56] 王X，赵H，罗X，黄Z.用于低频隔音的膜约束声学超材料。应用物理学通讯2016;108（4）：041905。[57] Merkel A，Theocharis G，Richoux O，Romero-García V，Pagneux V.共振散射体一维散射中的声吸收控制。应 用 物理学报2015;107（24）：244102.[58] Richoux O，Chelleos V，Theocharis G，Brouzos I.三端口声学网络中吸收的亚波长干涉控制。SciRep 2018;8（1）：12328。[59] Groby JP，Lagarrigue C，Brouard B，Dazel O，Tournat V，Nennig B.周期性埋入亥姆霍兹共振器以提高多孔板之吸收特性。J Acoust Soc Am 2015;137（1）：273-80.[60] 黄S，方X，王X，Assouar B，程Q，李Y. 通过嵌入孔的亥姆霍兹共振器的声学完美吸收器。J Acoust Soc Am2019;145（1）：254-62.[61] JiménezN，Romero-García V，Pagneux V，Groby JP. 亚波长声板在传播中利用慢声引起的共振积累的准理想吸收。 物理学 修订版B 2017;95（1）：014205。[62] Groby JP，Pombery R，Aurégan Y.利用慢声来设计完美的宽带被动吸声材料。JAcoust Soc Am 2016;139（4）：1660-71。[63] 姜晓，梁波，李荣，邹晓，尹丽，程军。超材料的超宽带声吸收。 应用物理学通讯2014;105（24）：243505。[64] Romero-García V，Theocharis G，Richoux O，Pagneux V.使用复频率平面设计宽带和亚波长吸收器。 J AcoustSoc Am 2016;139（6）：3395-403.[65] Kim SR，Kim YH，Jang JH.亥姆霍兹共振器阵列低频吸声的理论模型。J AcoustSoc Am 2006;119（4）：1933-6.[66] 刘春成，吴建辉，陈霞，马芳.具有多阶声吸收的薄低频宽带超颖表面。 J Phys DAppl Phys 2019;52（10）：105302。[67] 沈勇，杨勇，郭翔，沈勇，张丹. 基于梯度截面螺旋通道的低频消声超表面。应用物理学通讯2019;114（8）：083501。[68] Zhang C，Hu X.三维单端口超声波材料：完美的吸收，大带宽和可调谐性。PhysRev Appl 2016;6（6）：064025。[69] 杨明，陈胜，付春，盛平。优化吸声结构。MaterHoriz 2017;4（4）：673-80.[70] 麦惠英，张翔，董志，三浦，岩田，盛平。声吸收中的超越因果极限。Phys RevAppl2021;16（4）：044062。[71] 孙明，方X，毛D，王X，李Y.宽带声通风屏障。Phys Rev Appl 2020;13（4）：044028。[72] Leroy V，Strybulevych A，Lanoy M，Lemoult F，Tourin A，Page JH. 气泡后幕对声波的超吸收。物理学修订版B2015;91（2）：020301。[73] Ivansson SM.具有周期性分布空腔的粘弹性涂层的吸声性能。 J Acoust Soc Am2006;119（6）：3558-67.[74] Ivansson SM.混合尺寸超椭圆体空腔的Alberich消声涂层的数值设计。J AcoustSoc Am 2008;124（4）：1974-84.[75] 孟宏，温杰，赵宏，温旭.局部共振超材料对水下吸声特性的优化。J SoundVibrat2012;331（20）：4406-16.[76] HuangZ，Zhao S，Su M，Yang Q，Li Z，Cai Z，et al. 生物启发的图案气泡，用于宽频率和低频声学阻断。ACS Appl Mater Interfaces2020;12（1）：1757-64.[77] 段明，于春，辛芳，陆天健。通过准亥姆霍兹共振的可调谐水下声学超材料：从低频到超宽带。 应用物理学报2021;118（7）：071904。[78] 张勇，潘军，陈凯，钟军。亚波长和准完美的水下吸声体，适用于多个和宽频带。JAcoust Soc Am2018;144（2）：648-59。[79] 施克，金国，刘荣，叶泰，薛勇。多层局部共振散射体超材料的水下吸声性能。结果Phys 2019;12：132-42。[80] Naify CJ ， Martin TP ， Layman CN ， Nicholas M ， Thangawng AL ， CalvoDC，etal. 水声全向吸收器。应用物理