五模材料波控器件設(shè)計(jì)及制造研究綜述*

趙愛國，鄒 晗，趙志高，張滿弓，陳 虹，王 真，張向東

（1.南京工業(yè)大學(xué)，南京 211816；2.武漢第二船舶設(shè)計(jì)研究所，武漢 430064；3.武漢紡織大學(xué)，武漢 430200）

在近代自然科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，波理論具有重要的地位，人類對(duì)自然科學(xué)的認(rèn)識(shí)一直伴隨著波理論的發(fā)展。電磁波、彈性波、聲波等在人們?nèi)粘Ｉ罴肮I(yè)應(yīng)用中具有非常廣泛的應(yīng)用，通過材料或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)波的控制一直是研究者的奮斗目標(biāo)。根據(jù)變換理論、廣義Snell 定律等原理設(shè)計(jì)出的波控器件建立了器件物性參數(shù)分布與空間坐標(biāo)的等價(jià)關(guān)系，為波傳播控制器件的設(shè)計(jì)提供了一套簡(jiǎn)潔有效的理論指導(dǎo)。由于所設(shè)計(jì)出的波控器件經(jīng)常會(huì)具有自然界材料所不具備的屬性，如具有等效負(fù)介電常數(shù)和負(fù)磁導(dǎo)率材料的電磁波超材料、具有等效負(fù)模量和負(fù)質(zhì)量材料的聲波超材料、具有特定各向異性模量和密度分布的彈性波超材料等被統(tǒng)稱為超材料。超材料極大地?cái)U(kuò)展了材料屬性的選擇空間，為實(shí)現(xiàn)波傳播的路徑控制奠定了基礎(chǔ)。

超材料是指具有亞波長單元結(jié)構(gòu)的按照人工設(shè)計(jì)組合而成的周期性復(fù)合型材料，其具有自然界的天然常規(guī)材料所不具備的超常物理性質(zhì)，具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景，并于2003 年被Science雜志評(píng)為過去10 年中人類最重大的10 項(xiàng)科技突破之一。超材料的概念最早是在電磁學(xué)領(lǐng)域提出的，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，已逐步擴(kuò)展到聲學(xué)、力學(xué)等領(lǐng)域[1–8]，在波動(dòng)控制、低頻減振降噪、地震波防護(hù)、聲波/彈性波隱身等方面展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。……