具有可调超宽低频带隙的手风琴状超材料

我们研究由张力集成启发的棱柱体构成的轻质弹性超材料，其呈现出宽低频带隙。为实现此类材料，我们将张力集成单元与实心圆盘以周期排列交替放置，称之为“手风琴状”超结构。通过解析计算与数值模拟，我们表明这些结构的特征在于由于布拉格散射与局域共振机制的耦合而产生的低频带隙及强均匀波衰减。该耦合有助于克服传统局域共振超材料带隙宽度固有的局限性，并将波衰减扩展至更宽的频率范围。此外，只要存在最小结构阻尼，带隙可进一步增大，并可通过改变张力集成结构中的应用预应力水平调谐至期望频率。参数化研究证实了这一结果，表明在几何与材料结构特性大范围变化下带隙频率得以保持。