拓扑梯度超材料

低频宽带带隙

一种利用物理信息神经网络逆设计的拓扑梯度超材料，通过局域共振实现低频宽带带隙和灵活的波导操控。

Chen, Kangkang · 董兴建 · Gao, Penglin · Chen, Qian · Peng, Zhi Ke · 孟光

International Journal of Mechanical Sciences 2025

参数信息

最低带隙频率

226 Hz

完整带隙扩展倍数

6

技术优势

逆向设计不再靠试错

逆向设计模型训练后能直接生成设计参数，无需反复试错或依赖经验。

带隙宽度扩大六倍

宽带设计下完整带隙相比初始样品扩展约六倍，大幅提升低频宽带性能。

适合低频应用

最小带隙频率达到约 226 Hz，可用于低频振动控制和能量收集。

多物理场预测加速设计

预训练模型可将设计参数快速映射到色散关系，加速设计迭代。

应用场景

• 振动控制：通过低频宽带带隙抑制结构振动，无需额外阻尼材料。
• 能量收集：利用带隙边缘的局域共振增强能量集中，提高压电或电磁收集效率。
• 声学通信：通过拓扑保护的波导实现信息传输，减少背散射和损耗。