水下吸聲機(jī)理與吸聲材料
關(guān)鍵詞：水下吸聲材料 水下吸聲性能 局域共振 聲子玻璃
摘要：隨著我國(guó)加速實(shí)施海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，對(duì)先進(jìn)水下吸聲材料的需求日益迫切．與空氣吸聲不同，水下的高靜水壓力和復(fù)雜的海洋環(huán)境對(duì)水下吸聲材料提出了更為苛刻的要求．吸聲問(wèn)題的本質(zhì)是如何將彈性能高效地轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式能量．本文綜述了主要以聚合物分子內(nèi)摩擦機(jī)制及界面耗能機(jī)制為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)水下吸聲材料．傳統(tǒng)水下吸聲材料面臨的主要是其在低頻及高靜水壓力下吸聲性能差的問(wèn)題．這是因?yàn)椋阂环矫媸苜|(zhì)量密度定律的限制，有限厚度的水下吸聲材料無(wú)法有效吸收水中傳來(lái)的低頻聲波；另一方面，在高靜水壓力下，彈性材料如高分子聚合物會(huì)變“硬”，從而大大降低了聲波彈性能的轉(zhuǎn)換效率．隨著局域共振理論及超材料概念的提出，發(fā)展出了一系列新型水下吸聲材料，為解決水下吸聲材料遇到的難題提供了新思路．局域共振理論的特點(diǎn)是可以用小尺度結(jié)構(gòu)控制長(zhǎng)波聲波的傳播，從而可以解決低頻吸聲問(wèn)題．本文重點(diǎn)綜述了局域共振理論，以及由此發(fā)展出的聲子木堆、聲子玻璃等新型水下吸聲材料．聲子玻璃材料在局域共振理論基礎(chǔ)上，通過(guò)引入多孔金屬骨架結(jié)構(gòu)提高了材料的抗壓性能，從而解決了高靜水壓力下材料吸聲性能變差的問(wèn)題．本文最后對(duì)水下吸聲材料未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行了展望．
力學(xué)進(jìn)展雜志要求:
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