基于超表面的全向通风声屏障

摘要

隔声作为声学中的重要问题从噪声控制到建筑声学等不同场景都能找到广泛应用.现有的方案中,隔音设备的厚度及其通风性能之间一直存在矛盾,因此限制他们在低频通风隔声领域的应用潜力.一般来说,隔音可以分为主动和被动方法.主动方法需引入复杂和昂贵的电子系统,使用被动结构可提供简单的解决方案而更易用于实践.被动方法通常需插入层状阻抗失配材料来隔绝声传播,这将导致隔绝低频声时结构体厚度巨大.虽然近年来超材料的发现克服了自然材料声学特性不足的问题,大大减小隔声材料的厚度和质量密度,如基于薄膜结构的超材料.基于表面相位分布为.ψ=0和.ψ=π的超表面实现了全方向的声屏障，由于ψ=0的结构单元为中空结构，隔声的的同时允许流体以及光等物质的通过。这种方法克服了传统声屏障厚度较厚的问题，同时相比于利用薄膜超材料结构的声屏障具有不阻隔背景媒质的特性，在对通风性能有需求的建筑声学和噪声控制等方面有潜在应用。