一维三组元准周期结构声子晶体的透射性质

构造了一维三组元类Fibonacci、广义Fibonacci准周期结构声子晶体模型,研究弹性波在其中的传播和局域行为.对弹性波通过一维三组元复合结构声子晶体的透射系数进行数值计算,并与一维二组元复合结构声子晶体的透射系数作比较.结果表明:一维三组元准周期结构声子晶体可以获得比二组元复合结构声子晶体更宽的带隙,而且在带隙内有丰富的局域模式存在;三组元广义Fibonacci准周期结构声子晶体可用于弹性波/声波滤波器件的制作材料.     

基于1维石灰岩/硅橡胶声子晶体的振动控制研究

采用集中质量法计算了1维石灰岩/硅橡胶杆状声子晶体的带隙情况,系统分析了该声子晶体模型的结构参数和材料参数对带隙的调控规律.研究表明:结构的晶格常数增大时,带隙频率趋向低频率区域,带隙宽度变窄;增大两种材料的密度差值,或者增大两种材料的弹性模量差值,能够获得低频、宽带带隙;调节硅橡胶的厚度或组份比t也可以获得低频、宽带带隙,当t=0.426时,第1,第2带隙的起止频率下降到中、低频率1kHz以内;材料的泊松比变化对带隙影响可以忽略.总体而言,1维2组元石灰岩/硅橡胶杆状声子晶体具有中、低频率段的禁带特征,通过调节其相关参数可以实现不同的振动控制要求,对利用该声子晶体制备中、低频率段的弹性波/声波滤波振动控制器件具有一定的理论意义.     

多相材料声子晶体微结构的拓扑优化设计

声子晶体的带隙特性可以通过调整其周期性的微结构来控制,具有很强的可设计性,因此在材料的隔振、隔声和滤波等领域具有潜在的应用价值。通过遗传算法和拓扑优化技术研究了二维三相声子晶体的优化设计,并给出了三个算例研究。结果表明：三相材料能够得到更好的隔振效果;对比两相材料,三相声子晶体能够进一步降低禁带频率,并得到更大的相对带宽。可见,利用进化算法进行多相声子晶体的拓扑优化设计是可行的。     

弹性波与周期介质相互作用及声子晶体研究现状

声子晶体是一种新型的声学功能材料,对声子晶体的研究引起了人们极大关注。介绍了国内外声子晶体的研究状况,分析了声子晶体研究中存在的问题,阐述了声子晶体的某些概念、特征和基本研究方法,强调了由于禁带和缺陷态的存在可以有效地控制周期介质中声波的传播,讨论了声子晶体研究的未来发展方向．     

声子晶体结构在换能器匹配层中的应用

将声子晶体结构用于换能器匹配层中,利用声子晶体的能带特性改善换能器的匹配性能。研究了厚度振动超声换能器中声子晶体型匹配层的参数变化对换能器频带宽度、发射电压响应和辐射特性的影响,建立了声子晶体型匹配层厚度振动换能器等效电路模型,并利用传输矩阵计算了匹配层的声能量透射系数。研究结果表明:合理选择声子晶体型匹配层的材料和厚度,可以使换能器的频带宽度扩大一倍;并且将换能器的共振频率处于声子晶体结构的通带范围内,可以使声能量透射系数接近于1。     

微加工中几何尺度对太赫兹光子晶体传输性质的影响

太赫兹(THz)光子晶体的研究在近些年得到快速发展,对其传输性质和相关功能器件的研究都有广泛报道,但现有研究很少从器件微加工和实验要求出发讨论器件的结构设计问题.通过数值模拟,明确了THz波段光子晶体基本几何参数的尺寸范围,重点分析了器件高度和传播方向上周期性单元个数对THz波传输性能的影响.研究结果表明,光子晶体的通带透过率随着光子晶体柱或孔高度增加而显著增加,保证柱或孔高度大于入射光波长是THz光子晶体加工中的一个重要要求;光子晶体沿传播方向行数越多,光子禁带内的透过率就越低,消光比越高,通带边沿就越陡峭,但通带的透过率会随着器件长度增加而下降,设计器件时需要折中考虑这两个因素的相互制约关系,确定最佳器件尺寸.研究结果为THz光子晶体的器件结构设计和微加工工艺设计提供理论指导.     

一维声子晶体的振动特性研究

利用平面波展开法计算了6种不同材料组分的一维杆状结构声子晶体振动带隙,分别讨论了晶格的尺寸大小、两种复合材料的组分比以及材料的密度等对声子晶体振动带隙频宽的影响.结果表明:在晶体的晶格尺寸大小、两种复合材料(金属和非金属)的组分比不变的情况下,振动的第一带隙的初始频率随着金属密度的增大而减小,截止频率基本不变;当所选材料的组分比不变时,随着晶格尺寸的增大,一维二组元复合声子晶体的振动带隙的初始频率及截止频率减小,同时带隙的频宽也随之减小;而当材料组分比小于1时即所选金属材料的份数小于非金属时,随着金属材料量的增大,振动带隙的初始频率及截止频率减小,从而带隙的频宽也减小;而当材料组分比大于1时即金属材料的份数大于非金属时,振动带隙的初始频率增大,截止频率减小,以及带隙的频宽也随之减小.     

基于振动控制的一维声子晶体研究进展

一维声子晶体具有特殊的带隙特性和复合结构,在振动控制领域具有潜在应用价值．文章分析了一维声子晶体中的层状、杆状、管状结构的基本特征,归纳分析每种结构中材料参数周期性变化的三种规律,并对一维声子晶体在振动控制和抗震隔震两方面的研究成果进行了综述,针对一维声子晶体的实际应用研究提出应该注意的问题．     

密度对一维铝/硅橡胶声子晶体低频带隙的调控

选用金属材料铝和非金属材料硅橡胶,设计出一维铝/硅橡胶声子晶体结构.采用固体物理学中的集中质量法,基于MATLAB编程计算该声子晶体的能带结构.通过单一改变结构中材料铝的密度或者单一改变材料硅橡胶的密度,寻找单一材料密度变化对结构第1带隙的影响规律.结果表明：一维铝/硅橡胶声子晶体的第1带隙起始频率较低为30.6994 Hz,第1带隙带宽为45.479 Hz;当增大结构中两种组合材料的密度差值,可调节结构获得相对的低频、宽带带隙.研究结论可应用于低频率振动控制器件的设计.     

二维声子晶体负折射成像效应及其分辨率对比

采用有限元分析方法,研究了声子晶体负折射现象与板厚度的关系.通过对比分析声子晶体单板成像系统和串联式声子晶体多板成像系统,结果发现多板系统的像点强度较强,但分辨率却高于单板系统.利用串联式声子晶体多板成像系统可以提高成像质量.     

分析材料参数对二维固/固声子晶体能带结构的影响

应用平面波展开法(PWE)分析了材料参数对二维固/固声子晶体能带结构的影响,发现散射体的剪切模量和密度是影响声子晶体能带结构的主要因素,杨氏模量对声子晶体能带结构的影响极小.当散射体的剪切模量小于基体时,声子晶体出现了多条带隙;反之声子晶体的带隙在填充率较大时出现,且与基体的剪切模量差值越大,声子晶体的带隙越宽.当散射体的密度小于基体时,只有在填充率较大时出现带隙且极窄;反之,声子晶体出现了多条带隙.继而采用钨、铍、碳、硅四种材料设计二维声子晶体,计算结果与上述推论颇为吻合,这为设计声子晶体在选材方面提供了理论依据.     

抗反射层结构平板声子晶体棱镜成像

采用数值模拟的方法，分析了抗反射层结构对平板声子晶体棱镜的透射压力场分布及成像的影响．分析发现：利用抗反射层结构可以减小棱镜界面的反射，提高成像质量，从而增强其实用性．该结论对声子晶体功能器件的实际应用具有一定的指导意义．     

二维三组元声子晶体Schoch效应及其调控

本文通过改变声子晶体表面的结构,调节表面一层的结构,观测到了二维声子晶体的Schoch效应,并且Schoch位移达到晶格常数的7.1倍.根据有限元方法计算超胞带结构及声压场图,分析了二维声子晶体Schoch效应产生的物理机理.由于表面结构影响,带结构通带中出现了一条类波导模,这种类波导模的存在使得入射波部分能量传导进表面层中,最终导致反射波束发生形变和偏移.通过改变声子晶体表面层包层半径,研究了声子晶体Schoch位移的变化规律,进一步增加表面层层数,实现了声子晶体Schoch效应的调控.本文的研究成果可为基于Schoch效应的声学传感器、声开关等声学器件的设计提供一定的理论参考与指导作用.     

晶体中相干声子量子拍频的飞秒TR-CARS研究

建立了利用飞秒TR-CARS技术研究晶体中相干声子动力学的理论模型,针对两个声子模式被同时激发时,它们之间相干耦合的量子拍频现象进行了数值模拟,讨论了两个声子模式的波数差、振幅因子之比以及失相时间变化对量子拍频曲线的影响.为在飞秒时间尺度上研究晶体中相干声子动力学提供了理论依据,对于理解相干声子的属性具有重要意义.     

二维声子晶体板的声波能带结构

采用基于超元胞的平面波展开法研究了二维声子晶体板的声波能带结构,分析了二维声子晶体板的几何参数(板的厚度,圆柱体的半径和高)对声波能带的影响.研究结果表明：该声子晶体具有更优的带隙,带隙的调节机制更为简单,超元胞法是研究这一类声子晶体能带结构的一种有效方法.     

基于多重散射理论的二维声子晶体带结构计算

二维固体结构声子晶体如平板、板壳在结构材料的减振、降噪方面有广泛的应用,研究二维固体结构声子晶体的禁带特性,对减振、降噪结构材料及声学滤波器的设计有重要的理论指导意义.用声子晶体带结构计算的多重散射理论,计算了二维碳一环氧树脂声子晶体的能带结构.结果表明,将波速较大的碳柱体按正方形周期排列放入到波速较小的环氧树脂中,在布里渊区两个主要方向上出现了完全禁带.     

二维气-固型声子晶体隔声性能

利用声子晶体理论设计并制备了高速公路绿化带模拟试样。对模拟试样进行了隔声性能试验测定,重点研究二维声子晶体的拓扑结构/矩阵类型、填充率、矩阵走向等因素对其隔声性能的影响。试验结果表明:模拟树干试样隔声性能优于模拟树枝和模拟树叶试样;声子晶体填充率越大,其隔声性能越好;试件厚度对试件隔音性能有一定的影响。     

双钙钛矿Cs2NaInF6:Mn4+荧光材料的发光性质与LED应用研究

高效红光材料开发是制备温暖照明光源的关键一环.利用氟化物较低的声子能量和较弱的电子声子耦合效应,设计了一种Mn⁴⁺激活的双钙钛矿Cs₂NaInF₆红光材料,对材料的晶格结构、元素组成、表面形貌、能带结构、格位占据情况、激发和发射光谱、量子效率和荧光寿命进行了系统的表征和研究.结果表明,材料在紫外和蓝光区的激发带较宽,在红光区的发射峰半峰宽较窄,且掺杂粒子数分数为0.27%的样品具有最强的荧光发射和最高的量子效率(69%),其荧光寿命为5.65 ms.基于“红-黄-蓝”三色组合的白光LED器件具有较高的显色指数(93.0)和较低的色温(2 914 K),表明了其在暖白光LED器件上的潜在应用价值.     

一维声子晶体应用探索

声子晶体的带隙特性、缺陷态特性和特殊的声学特性具有重要的理论价值和应用价值.文章对声子晶体的基本概念和特征进行简要概述,总结分析一维声子晶体在振动控制、噪声控制、抗振防震、声波控制四个应用探索方面的研究成果,为深入一维声子晶体的应用研究提供依据.     

一维声子晶体应用探索

声子晶体的带隙特性、缺陷态特性和特殊的声学特性具有重要的理论价值和应用价值.文章对声子晶体的基本概念和特征进行简要概述,总结分析一维声子晶体在振动控制、噪声控制、抗振防震、声波控制四个应用探索方面的研究成果,为深入一维声子晶体的应用研究提供依据.