通过大变形与机电耦合调控软声子晶体圆柱体中的弹性波
软凝聚态物质
2021-07-26 v1 应用物理
摘要
软电活性材料在机械或电刺激下可发生大变形，因此它们是设计极其柔性和自适应结构与器件的极佳候选者。本文提出了一种由介电弹性体制成的简单的一维软声子晶体圆柱体，以展示如何联合使用大变形和电场来调控在 PC 中传播的纵波。一系列软电极沿介电弹性体圆柱体周期性放置，因此该材料在未变形状态下可视为均匀的。对于仅由静态轴向力引起的均匀预拉伸状态也是如此。然后通过两条加载路径实现结构的有效周期性，即保持纵向拉伸并在任意两个相邻电极之间施加电压，或保持轴向力并施加电压。基于非线性电弹性理论，可以精确确定两种构型的所有物理场变量。在预变形构型上进一步叠加微小波运动，并通过调用增量运动的线性化理论解析推导出相应的色散方程。最后考虑了数值算例，以展示软 PC 圆柱体中波传播行为的可调性。通过与采用硬压电材料的传统设计进行比较，清楚地证明了所提出的软介电 PC 在带隙 (BG) 特性方面的卓越性能。注意，软介电 PC 易受各种失效（屈曲、机电不稳定性、电击穿等）影响，对外部刺激施加了相应的限制。
引用
@article{arxiv.2107.11115,
title = {Tuning Elastic Waves in Soft Phononic Crystal Cylinders via Large Deformation and Electromechanical Coupling},
author = {Bin Wu and Weijian Zhou and Ronghao Bao and Weiqiu Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.11115},
year = {2021}
}