负刚度超材料

低频带隙可调

引入负刚度单元，使超材料在保持高刚度的同时大幅提高阻尼性能，实现可调超低频带隙。

Mei, Chaosheng · 李立 · Jiang, Yiyuan · Yuanyuan, Ye · Li, Xiaobai · Han, Xiangzhen · Tang, Haishan · 王学林 · 胡于进

International Journal of Mechanical Sciences 2023

参数信息

阻尼性能提升

100 ×

技术优势

低频带隙可调

负刚度单元使超材料具有极低的局部增量刚度，从而产生低频局域共振，带隙频率可调至超低频。

阻尼提升两个数量级

与不含负刚度单元的粘弹性超材料相比，阻尼性能提高两个数量级，显著增强能量耗散能力。

高刚度和高阻尼兼得

该设计实现了高刚度和高阻尼性能的结合，解决了传统阻尼材料难以兼顾的难题。

应用场景

• 减振降噪：用低频带隙阻断振动和噪声传播，实现高效隔振降噪。
• 声学超材料：利用负刚度实现的超低频带隙，设计低频声学隐身或滤波器件。
• 机械阻尼：在保持高刚度前提下大幅提升阻尼，抑制机械结构共振。
• 高刚度阻尼复合材料：作为兼具刚度和阻尼的复合材料，用于精密仪器减振底座。