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声子晶体的局域共振型

局域共振型声子晶体的概念最早于2000年由刘正猷在Science上提出,他们用硅橡胶包裹铅球按照简单立方晶格排列在环氧树脂基体中,进行了相应的实验。理论和实验都证实这一单元特征长度为2cm的结构具有低于衫此400Hz的低频带隙,比同样尺寸的Bragg散射型声子晶体的第一带隙频率降低了两个数量级。近十年,由于其优越的低频特性吸引了很多学者的分析和研究。近十年,局域共振型声子晶体由于其优越的低频特性吸引了很多学者的兴趣,大量文献对局域共振机理和传输特性进行了分析和研究。研究表明,在局域共振结构中,由于中间很软的包覆层的存在,将较硬的芯球连接在基体上,组成了具有低频的共振单元。当基体中传播的弹性波的频率接近共振单元的共振频率时,共振结构单元将与弹性波发生强烈的耦合作用,使其不能继续大好向前传播,从而导致了带隙的产生。

局域共振型声子晶体的结构如右图所示。

它的主要特点是:

(1)带隙频率远低于相同晶格尺寸的布拉格(Bragg)带隙,实现了“小滚塌铅尺寸控制大波长”;

(2)带结构中存在平直带,内部波场存在局域化共振现象

(3)带隙由单个散射体的局域共振特性决定,与它们的排列方式无关。

(4)带隙宽度随填充率的增加而单调增加。

对于域共振型声子晶体,在国际上还没有一个公认的科学的定义,以上四条基本特征,是认定域共振型声子晶体时常用的判据。

声子晶体的局域共振型