水下吸聲機理與吸聲材料
關鍵詞：水下吸聲材料 水下吸聲性能 局域共振 聲子玻璃
摘要：隨著我國加速實施海洋強國戰略，對先進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雜的海洋環境對水下吸聲材料提出了更為苛刻的要求．吸聲問題的本質是如何將彈性能高效地轉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摩擦機制及界面耗能機制為基礎的傳統水下吸聲材料．傳統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題．這是因為：一方面受質量密度定律的限制，有限厚度的水下吸聲材料無法有效吸收水中傳來的低頻聲波；另一方面，在高靜水壓力下，彈性材料如高分子聚合物會變“硬”，從而大大降低了聲波彈性能的轉換效率．隨著局域共振理論及超材料概念的提出，發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是可以用小尺度結構控制長波聲波的傳播，從而可以解決低頻吸聲問題．本文重點綜述了局域共振理論，以及由此發展出的聲子木堆、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上，通過引入多孔金屬骨架結構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題．本文最后對水下吸聲材料未來發展方向進行了展望．
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