多功能超材料核圆柱壳

承压近两倍

将局域共振单元嵌入多孔蜂窝中，同时获得超低频声振衰减和优异机械性能。

Jia, Qi · 郁殿龙 · 方鑫 · 赵宏刚 · 温激鸿

Physica Scripta 2024

参数信息

耐静水压力

7 MPa

结构强度提升倍数

2

带隙归一化频率

0.013

带宽比

83.50 %

鲁棒性静水压力范围

0.1–5 MPa

技术优势

承压能力翻倍

在等效承载设计下，PMMA基超材料芯材可安全承受近7 MPa静水压力，结构强度约为传统蜂窝结构的两倍。

极低频开带隙

归一化频率Ω低至0.013处即可打开带隙，能抑制极低频（如深潜器机械噪声）的传播。

带隙宽达83.5%

带宽比高达83.50%，在较宽的频率范围内提供声振衰减，对载荷变化和制造公差具有鲁棒性。

压力不敏感

在0.1–5 MPa静水压力范围内，超材料的禁带特性不受影响，适用于不同工作深度的深潜器。

应用场景

• 深潜器耐压壳：作为耐压壳芯材，在承压的同时抑制机械振动与噪声向外辐射。
• 减振夹芯结构：以超材料芯替换传统蜂窝，实现低频宽带隔振且不牺牲承载。
• 低频声学超材料：利用局域共振在极低频开带隙，衰减水下航行器辐射噪声。
• 水下装备轻量化：以多孔芯材实现轻质耐压外壳，降低结构重量。