水声超材料研究进展

作     者：张燕妮 陈克安 郝夏影 程营 Yanni Zhang;Ke’an Chen;Xiaying Hao;Ying Cheng

作者机构：西北工业大学航海学院海洋声学信息感知工信部重点实验室两安710072 中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室无锡214082 江苏省绿色船舶技术重点实验室无锡214082 南京大学物理学院近代声学教育部重点实验室南京210093 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2020年第65卷第15期

页      面：1396-1410页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(11874303,11504324) 陕西省自然科学基础研究计划(2018JQ1001) 西安市科学技术协会青年人才托举计划 中央高校基本科研业务费专项(3102019HHZY030024) 高等学校学科创新引智计划(B18041)资助 

主　　题：水声超材料 声隐身 去耦 吸声 声聚焦 减振降噪 

摘      要：水声材料的应用是潜艇等水下航行器实现声隐身及提升声探测性能的关键所在.近年来,随着声学超材料的蓬勃发展,各种类型的水声超材料也被提出.相比空气声,水中声波波长更长,传播损耗却小得多,故水声比同频率空气声更难以控制;此外,水介质的密度和声阻抗比空气介质大得多,常规金属不能再被视为刚性而变成弹性体,且水对结构的流体负载不能忽略,故水声超材料的设计和性能预测更为复杂.本文综述了近年来水声超材料的发展历程,主要针对吸收型、去耦型、聚焦型三类与潜艇声隐身和声探测密切相关的水声超材料,对其分类、基本特性、物理机理、研究动态等进行了详尽归纳和总结,并对其发展中面临的难题和趋势进行了探讨和展望.相比传统材料,水声超材料展现出众多超常声学特性,但仍存在低频宽带声波调控能力有限、不能有效兼顾大静压等环境要素、加工制造工艺不足等问题.未来研究中应着力克服上述不足,朝着低频宽带、全向、大平面尺度、亚波长厚度、轻量化、大耐压及多功能复合、环境适应性等方向发展,以更好地实现工程化应用.