非线性摆式超材料

超低频带隙开关

通过激励幅值调节带隙的开闭，实现机械场效应晶体管功能，带隙中心频率低至4 Hz。

Yu-Feng, Li · Yi-Ting, Cheng · Chunlin, Li · Jia-Ben, Song · 刘咏泉 · 沙振东

Mechanical Systems and Signal Processing 2025

参数信息

场效应带隙中心频率

4 Hz

单元特征尺寸

4 cm

技术优势

带隙频率极低

带隙中心频率低至4 Hz，单元特征尺寸仅4 cm，可实现低频波调控。

无需主动元件

仅靠被动非线性机制，通过调节入射波幅值即可控制带隙，克服了主动超材料结构复杂的缺点。

输出波突然放大

当入射波幅值超过阈值时，带隙消失，输出波突然放大，可用于开关或信号放大。

应用场景

• 机械超材料：实现超低频带隙开关，调控弹性波传播。
• 低频振动控制：在低频段隔离振动，带隙可随幅值开闭。
• 声学传感器：利用幅值阈值触发带隙开闭，实现声波开关或信号放大。