每日新文 | 在多功能模块化仿生晶格超材料中观察到的声音和机械阻抗行为

主要观点总结

文章介绍了一种受生物启发的多功能晶格超材料（MBLM），结合了宽带声学吸收和冲击抵抗能力。设计灵感来源于glyptodont的盔甲和乌龟壳的结构特点。文章通过试验、数值模拟和理论分析，验证了MBLM的多功能特性，并在噪声降低和冲击保护方面展现出广泛应用前景。

关键观点总结

关键观点1: 材料背景与需求

工程应用中普遍存在噪声和冲击危害，需要能够同时吸收声能和应力波能量的多功能材料。

关键观点2: 设计灵感与结构

MBLM的设计灵感来源于glyptodont的盔甲和乌龟壳，采用分层设计，结合了Helmholtz谐振器和内部微穿孔弯曲板，实现宽带声学吸收。

关键观点3: 制造方法与验证

使用激光粉末床熔化（LPBF）技术制造，通过COMSOL Multiphysics软件进行声学吸收性能的有限元分析，并通过实验验证。同时，使用LS-DYNA软件模拟准静态压缩行为，并与实验结果对比验证。

关键观点4: 关键参数与性能

声学吸收特性受Helmholtz谐振器的孔径、嵌入管长度和弯曲微穿孔板的孔径影响。通过参数优化，MBLM在750 Hz到1610 Hz的频率范围内实现了平均吸收系数超过0.9的宽带声学吸收。能量吸收特性受中间稀疏层的组分比和杆直径影响。

关键观点5: 应用前景与未来研究

这种材料在噪声降低和冲击保护方面具有广泛的应用前景，例如作为汽车、火车、飞机中的填充材料或用于高速公路和铁路旁的吸音墙。未来的研究可以进一步探索这种材料在不同应用场景中的性能优化。

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