具有定制宽带性能的超开孔高效通风超材料吸声器

在保持流体自由流动的同时高效吸收低频声（< 1000 Hz）由于吸收与通风性能之间的刚性权衡，仍是声学工程中的重大挑战。尽管声学超材料的持续进展已解锁前所未有的可能性并提出了各种超材料吸声器，但大多数仅在无声传输的条件下工作良好。遗憾的是，由于声音的纵向特性，该条件需要完全阻塞流体通道，使其能穿透任何小孔。否则，其吸收性能会急剧下降且通常无法超过50%。吸收与通风性能之间的这一基本权衡无疑限制了它们在需要自由气流的日常场景中的应用。尽管已展示出一些具有大传输损失的通风声屏障，它们本质上仅反射声音，声音仍在那里甚至可能被反射回来。在此，为克服这一普遍困难，我们提出并演示了一种超开孔通风超材料吸声器。该吸声器针对低频声音，同时在实验中证实了高性能吸收与通风。其机理通过耦合有损振子的有效模型得以理解。此外，该吸声器可简单堆叠以在定制宽带下工作，同时保持良好的通风。所展示的吸声器为实现低频高性能吸收与通风提供了清晰方案，这对于自由气流环境中的应用是必要的。