聲學(xué)超材料可能是目前聲學(xué)研究前沿流行的領(lǐng)域，也是近年來(lái)研究成果豐富的領(lǐng)域之一。將光學(xué)、微波物理學(xué)、凝聚性物理學(xué)的概念引入聲學(xué)，巧妙地與人工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合，了解聲場(chǎng)的性質(zhì)，為控制聲場(chǎng)的傳播提供了新思路和新手段。得益于聲學(xué)天然的學(xué)科交叉屬性和豐富的應(yīng)用背景，提出了聲學(xué)超材料的概念，被認(rèn)為在理論研究和實(shí)際應(yīng)用中都有很好的探索前景。近年來(lái)，越來(lái)越多的音響行業(yè)從業(yè)者，特別是中國(guó)科學(xué)家投身于這一領(lǐng)域的研究，為音響超材料的快速發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。筆者在本文中與大家簡(jiǎn)單分享聲學(xué)超材料的一些知識(shí)點(diǎn)。有錯(cuò)誤的地方，請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

　　聲學(xué)超材料是人工制造的復(fù)合結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)尺寸單位比聲波波長(zhǎng)小得多，因此具有許多自然材料沒(méi)有的特殊性質(zhì)，很大地?cái)U(kuò)展了聲學(xué)材料的內(nèi)涵和應(yīng)用領(lǐng)域。

　　各領(lǐng)域的超材料這幾年都是發(fā)表論文的好方向。目前，聲學(xué)超材料也正在從實(shí)驗(yàn)室慢慢轉(zhuǎn)向?qū)嶋H工程應(yīng)用。

　　聲學(xué)超材料類似于電磁(包括光)超材料，是指具有負(fù)等效質(zhì)量密度和負(fù)等效系數(shù)的人工子波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。可以實(shí)現(xiàn)聲波的負(fù)折射、聲聚焦、超透鏡、隱身等許多神奇特征。

　　超材料結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)局域聲場(chǎng)調(diào)控是怎樣?

　　聲學(xué)超材料：聲學(xué)超材料前面提到的超材料聲學(xué)結(jié)構(gòu)(如周期性聲子晶體、等效參數(shù)結(jié)構(gòu)等)已經(jīng)可以用于實(shí)現(xiàn)某些聲波的奇異輸運(yùn)現(xiàn)象，如負(fù)折射、聲波準(zhǔn)直、結(jié)構(gòu)聲表面波等。但是它們也有一些缺陷：有很強(qiáng)的色散作用，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的聲音損失很明顯。制作費(fèi)用高。與其他設(shè)備集成不容易。為了克服這些缺點(diǎn)，研究人員用光學(xué)領(lǐng)域來(lái)比喻，提出了薄層的超表面聲學(xué)結(jié)構(gòu)。超表面的工作頻段一般位于深阿帕場(chǎng)地區(qū)，具有薄而容易組合的特點(diǎn)，實(shí)用意義強(qiáng)。

　　聲學(xué)超材料：根據(jù)經(jīng)典的斯內(nèi)普定律得到的結(jié)果：當(dāng)人在兩種不同介質(zhì)的邊界上引入不連續(xù)變化的相位時(shí)，折射角(反射角)在經(jīng)典結(jié)果的基礎(chǔ)上再加一次。此值與引入的拓?fù)錆u變直接相關(guān)，因此，只要調(diào)整拓?fù)錆u變變化，就可以調(diào)整反射角度和折射角度的大小。超曲面經(jīng)常排列不同幾何參數(shù)的單元組合。通過(guò)不同的相位調(diào)制，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)聲源聚焦、平面波異常反射等，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使聲波能夠透射，透射型超表面仍然可以滿足廣義的斯涅爾定律。這些功能的實(shí)現(xiàn)主要取決于聲波相位的調(diào)節(jié)，因此這些裝置也被稱為“相位陣列”。