近日，我院声学研究所李勇课题组及香港理工大学祝捷课题组合作，在超宽带超构材料声阻抗调控方面取得重要进展。该研究提出了过阻尼和压制多余响应的阻抗调制理念，实现了超宽带声吸收及阻抗调节。相关研究成果以“Broadband impedance modulation via non-local acoustic metamaterials”为题发表于National Science Review。声学研究所博士研究生周志凌和同济大学-香港理工大学联培双学位博士研究生黄思博为共同第一作者，祝捷教授和李勇教授为论文通讯作者。

在波动物理领域，精准地调制材料的表面阻抗是控制能流传输的重要途径。目前，基于局域共振模式耦合的超构材料可在低频段实现一定带宽的阻抗匹配。然而，随着频带拓宽，频域中相邻两个局域共振模式间的反共振会导致阻抗急剧震荡，破坏阻抗匹配条件，大大地降低宽带阻抗匹配的效率。

该研究首先阐明了过阻尼和抑制多余响应的调控机制（图1），构建了轻薄声超构材料吸声体（图2a），通过频域中近连续的共振模式（图2b）及近场非局域耦合效应（图2e）抑制反共振，设计系统满足过阻尼条件（声阻稍大于1），实现了超宽带高效吸声性能（320-6400 Hz，平均吸收系数0.93，图2c-d）。

此研究为电磁波及声波的宽带阻抗调制提供了新思路，且揭示了近场非局域性在阻抗调制中的重要地位。该项工作得到国家自然科学基金及上海市科技创新行动计划的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwab171

图1 (a) 声学材料频率响应的复波长平面分析。(b) 不同响应函数的吸收谱。

图2 (a) 由36个CNEHR组成的非局域超材料示意图。(b) 各阶共振模式的理论半高带宽。(c) 非局域超材料吸声体的理论和测量声阻抗。(d) 非局域超材料吸声体的理论和测量吸收谱。(e) 非局域超材料近场仿真声压和能流场。