能量捕获与收集的跃迁波

多稳定机械超材料中存在多个稳定态及其相关的非线性现象（如滞回），从而实现频率独立的能量收集和冲击吸收。本研究聚焦于通过锁定跃迁波在多稳定超材料内设计位置来实现冲击吸收的技术。我们进一步演示了同一系统可同时从冲击载荷中收集能量，从而展现出多功能性。多稳定超材料的模型为一维的双稳定单元链，其跃迁波动力学与由 $\phi^4$ 方程支配的拓扑孤立波相关。这种关联使我们能够解析估算能量捕获和所捕获能量量所需的关键设计参数。数值仿真和实验表明，跃迁波中捕获能量可显著优于相应的线性超材料。我们进一步提出设计变体以增加跃迁波中捕获的能量。此外，我们识别出当存在多次冲击或单个大幅冲击时产生的多个跃迁波之间的能量分裂作为一种阻尼机制。跃迁波相互作用产生局部快速耗尽的呼唤振动，导致阻尼响应。实验进一步表明，多稳定超材料可同时实现改进的能量收集和更好的阻尼性能，优于其线性对应物。综上，这些结果凸显了利用跃迁波创建多功能多稳定超材料的潜力。