声学超表面的研究与应用进展

郭晨冰， 赵 铮， 许卫锴

(1.中国船舶重工集团公司第七一三研究所， 郑州 450015； 2.南京理工大学能源与动力工程学院，南京 210094; 3.沈阳航空航天大学辽宁省飞行器复合材料结构分析与仿真重点实验室， 沈阳 110136)

近年来，人工结构材料的研究工作取得了异常突出的成绩。不同于自然界中存在的一般材料，人工结构材料代表着一种全新的理念，在遵循自然界原有的自然规律及物理学领域的基本规律情况下，它可以实现自然材料所不具备的新功能。迄今为止，科研人员已经实现了人工结构材料与多领域的交叉融合，实现了在电学、光学、声学等领域的应用，为新时代的信息传递开辟了新的纪元。其中，声学超材料[1-4]作为人工结构材料在声学领域内的一种应用，因其超强的声波操控能力，已经成为当前的一个研究热点。例如，利用声学超材料对声波的异常反射和折射特点，可以实现一些特殊的应用需求，如声学聚焦、隐身、吸收、伪装等。

然而，对于常见的超材料来说，仍存在体积大、制作成本高、工作带宽窄、能量损耗大等缺点，同时加工制作也会存在一定的难度。因此，在保留声学超材料的功能的同时，如何实现将其轻薄化是目前亟须解决的问题。声学超表面[5-7]的提出即是实现这一目标的产物，是最近几年声学超材料的重要研究分支。声学超表面是一种类似于声学超材料二维化的结构，实现了超材料的轻薄化，其在厚度方向上达到了亚波长尺度，且超薄的结构尺寸可以满足微型尺寸操控大波长声波的要求。……