【論文】3D打印超材料用磁場遠程控制,，消除聲波和振動

2018年4月13日,，南極熊從外媒獲悉,，USC Viterbi的研究小組最近開創(chuàng)了一種控制聲音的新方法。我們之前已經(jīng)報道過3D打印超材料的開發(fā),，這些超材料具有專門設(shè)計的結(jié)構(gòu),，使其能夠利用光波或聲波以及其他應(yīng)用,。這一最新的突破是獨特的，因為可以遠程使用磁場來打開或關(guān)閉超材料的聲學(xué)特性,。


該項目由USC Viterbi助理教授王啟明和博士生余坤浩,，麻省理工學(xué)院教授方絢萊（摩方材料首席科學(xué)家）和密蘇里大學(xué)教授黃國良教授完成。由于其獨特的晶格結(jié)構(gòu),，該團隊使用3D打印技術(shù)創(chuàng)建了能夠阻擋聲波和機械振動的特殊超材料,。而且，結(jié)構(gòu)中鐵顆粒的存在意味著可以使用磁場使其變形,，然后改變其性質(zhì),。通過這種方式，3D打印的超材料可以從主動狀態(tài)遠程切換到被動狀態(tài),。

''當你制作一個結(jié)構(gòu)時,，它的幾何體不能改變，這意味著該屬性是固定的,。 我們的想法是設(shè)計一些非常靈活的東西,，這樣就可以使用外部控制來改變它�,！爸�理教授王說,。 ''您可以施加外部磁力來使結(jié)構(gòu)變形并改變其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和幾何形狀， 一旦你改變了架構(gòu),，也就改變了屬性。 我們想要實現(xiàn)這種在狀態(tài)之間自由的切換,，使用磁場,，開關(guān)是可逆的并且非常快速,�,！�

超材料的聲學(xué)特性使其能夠阻擋特定頻率的聲波以及機械振動。 這在很多領(lǐng)域都有用途,，比如噪聲消除,，振動控制和聲波隱形，可用于隱藏聲波,。

這些3D打印聲學(xué)超材料結(jié)構(gòu)的獨特性賦予了它們負密度和負模量的特性,。 對于日常材料，這些屬性都是正面的,。 如果一個物體具有正的模量,，當你將它推開時它會推回來。 相反,，具有負模量的物體吸引著你,，在你推動的時候?qū)⒛憷�向它們�?表現(xiàn)出負密度的物體的情況也類似于直覺,。 當你將這些物體從你身上推開時，它們會轉(zhuǎn)向你,。

在特定頻率范圍內(nèi)的聲波和機械振動可以由物體控制,，物體的結(jié)構(gòu)給這兩個物體帶來一個負面的屬性。 當這兩個屬性都是負值或正值時,，振動能夠再次通過,。 USC維特比團隊能夠利用磁場遠程控制他們的超材料，在雙重正面（聲音傳遞）,，單負（聲阻）和雙負（聲音傳遞）之間切換,。

與其他超材料相比，自由開啟和關(guān)閉這些功能的能力為工程師提供了對聲學(xué)和振動的額外控制,，從而開辟了一系列潛在的應(yīng)用,。 該研究發(fā)表在Advanced Materials上。 這個項目的資金由國家科學(xué)基金會和空軍科學(xué)研究青年研究員計劃提供,。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201706348

編譯自：3ders