一维层状二组元声子晶体的带隙研究

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声子晶体弹性波带隙理论计算及实验研究

声子晶体弹性波带隙理论计算及实验研究
温激鸿;刘耀宗;王刚;赵宏刚
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】2004(035)005
【摘要】声子晶体是一种具有弹性波带隙的新型结构功能材料.本文在详细介绍声子晶体弹性波带隙计算方法--平面波展开法的基础上,采用该方法计算了一维金属/丁腈橡胶杆状结构声子晶体及二维空气中正方形排列的钢管阵列声子晶体的弹性波带隙并进行了实验验证,实验结果同理论计算结果吻合较好.
【总页数】3页(P657-659)
【作者】温激鸿;刘耀宗;王刚;赵宏刚
【作者单位】国防科技大学,三院机电工程研究所,湖南,长沙,410073;国防科技大学,三院机电工程研究所,湖南,长沙,410073;国防科技大学,三院机电工程研究所,湖南,长沙,410073;国防科技大学,三院机电工程研究所,湖南,长沙,410073
【正文语种】中文
【中图分类】O734;O48
【相关文献】
1.一维功能梯度材料声子晶体弹性波带隙研究 [J], 宿星亮;高原文
2.一维功能梯度材料声子晶体弹性波带隙研究 [J], 宿星亮;高原文
3.一维固-液平板声子晶体中弹性波的模式和带隙 [J], 刘启能
4.密度正弦变化声子晶体中弹性波的带隙 [J], 刘启能
5.固-液结构圆柱声子晶体中弹性波的模式和带隙 [J], 刘启能
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二组元声子晶体综合带隙算法及带隙参数规律研究

二组元声子晶体综合带隙算法及带隙参数规律研究李露露;温廷敦;韩建宁;杨鹏【摘要】在研究声子晶体能带结构的算法方面,分别使用平面波展开法和时域有限元法对声子晶体的能带结构进行计算,并将两种算法得出的禁带结果进行对比研究.根据带隙图的差异分析说明了单一方法可能的不足,同时发现了计算结果最准确的区域是通过两种算法计算所得结果的重合区域,所以使用两种方法相结合的带隙算法,讨论了二组元材料参数和填充率对禁带的影响.研究发现散射体密度与基体的密度的比值越大,禁带的宽度就越宽,散射体相比于基体,对禁带的影响更大;增大填充率时禁带宽度变宽,大到一定程度时禁带宽度变窄.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)034【总页数】5页(P123-127)【关键词】声子晶体;平面波展开法;带隙;材料参数【作者】李露露;温廷敦;韩建宁;杨鹏【作者单位】中北大学理学院,太原030051;中北大学理学院,太原030051;中北大学理学院,太原030051;中北大学信息与通信工程学院,太原030051;中北大学信息与通信工程学院,太原030051【正文语种】中文【中图分类】O735声子晶体是一种新型声学功能材料,具有很多天然材料所不具备的声学特性[1]，它是由M.S.Kushwsha等[2]在传统晶体和光子晶体研究的基础上提出的新课题。

近年来人们对声子晶体做了大量的研究[3—5]，声波在周期性复合材料中的传播是声子晶体的主要研究方向，声子晶体的共振特性和带隙特性可以通过声波在声子晶体中的运动方程而得出，声子晶体研究的一个重要意义在于通过这些特性来控制声波在晶体中的传播[6]。

为了更好的深入研究能带结构，找到声子晶体调控声波的参数规律，需要找到一种对声子晶体能带结构设计的最好算法，该算法需具备精确度高，速度快，范围广，收敛性好等条件。

声子晶体禁带计算方面最常用的方法是平面波展开法和时域有限元法[7]，有关这两种方法介绍的文献已经很多了，但对于将两者结合起来分析的文献还没有。

二维声子晶体带隙特性分析与应用研究

V ol 38No.4Aug.2018噪声与振动控制NOISE AND VIBRATION CONTROL 第38卷第4期2018年8月文章编号：1006-1355(2018)04-0006-06二维声子晶体带隙特性分析与应用研究姜超君1，2，向阳1，2，张波1，2，郭宁1，2，何鹏1，2（1.武汉理工大学能源与动力工程学院，武汉430063；2.船舶动力系统运用技术交通行业重点实验室，武汉430063）摘要：声子晶体在减振方面拥有广泛应用前景，而带隙分析是将其付诸应用的首要前提。

先利用有限元法研究结构与材料参数对带隙的影响，接着基于带隙特性分析的结果，根据实验所得的典型船用离心泵机脚的振动特性，设计以硅橡胶为基体、铅为散射体的声子晶体薄板。

将声子晶体引入舱段减振设计中并进行相应的数值响应验证，结果表明：将所设计的声子晶体薄板插入舱段的内底板，在带隙作用范围内可有效阻抑振动传递，并降低舱段外壳的振动响应。

关键词：声学；声子晶体；带隙特性；离心泵；减振降噪中图分类号：TB532文献标志码：ADOI 编码：10.3969/j.issn.1006-1355.2018.04.002Analysis and Application of Band Gap Characteristics ofTwo-dimensional Sonic CrystalsJIANG Chaojun 1,2,XIANG Yang 1,2,ZHANG Bo 1,2,GUO Ning 1,2,HE Peng 1,2(1.School of Energy and Power Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China;2.Key Laboratory of Marine Power Engineering and Technology,Ministry of Communications,Wuhan 430063,China )Abstract :Sonic crystal has great prospects in vibration damping,while the analysis of band gap characteristics is the primary prerequisite.Therefore,the effects of structure and material parameters of the sonic crystal on band gap were studied with FE method in this paper.According to the results of the analysis of band gap characteristics and the vibration performance data of a ship centrifugal pump foundation from the test,the sonic crystal plate with silicone rubber as the matrix and lead as scatter was designed.The vibration damping of a cabin with sonic crystal was designed and studied through harmonic response calculation.The results show that a good inhibition of vibration can be gained when sonic crystal plate is used as elastic interlayers inside the bottom board and the vibration response of the cabin shell is reduced.Keywords :acoustics;sonic crystal;band gap characteristics;centrifugal pump;vibration and noise reduction声子晶体是指两种或两种以上弹性材料构成的周期结构功能材料，传入其中的弹性波由于和周期结构相互作用，在一定频率范围内将无法透过并继续传播，此特定频段即弹性波带隙[1]。

二维声子晶体的带隙可调性研究及其波导结构的设计

二维声子晶体的带隙可调性研究及其波导结构的设计二维声子晶体的带隙可调性研究及其波导结构的设计声子晶体是一种具有周期性结构的材料，在空间布拉格反射的基础上实现了波的控制，被广泛应用于声子学领域。

其中，二维声子晶体作为一种新兴的研究热点，在其带隙可调性和波导结构的设计方面具有巨大的潜力。

本文将探索二维声子晶体带隙可调性的研究现状，以及在此基础上设计的波导结构，期望对后续研究和应用提供有价值的参考。

首先，我们来了解二维声子晶体的带隙可调性研究。

带隙是指在声子晶体中某些频率范围内无法传播的声子态，是声子晶体的关键特性之一。

为了实现带隙的可调性，研究人员通常通过改变二维晶格的参数或优化结构，来调控声子的传播行为。

例如，可以通过改变晶格常数或晶格间距，来改变声子晶体的周期性结构，进而影响带隙的大小和位置。

同时，还可以通过引入缺陷、杂质或调控机械应变等方式，来实现对带隙的调控。

这些方法的研究为二维声子晶体的带隙可调性提供了有力的理论和实验基础。

在了解带隙可调性的基础上，我们还可以通过设计波导结构来实现声子束缚和传输的控制。

波导是一种能够引导和控制声子传输的结构，其中声子被束缚在波导内部，从而提供了有效的传输通道。

二维声子晶体的波导结构设计可以通过控制波导的宽度、形状和材料等来实现。

例如，可以设计直线型波导、曲线型波导、角型波导等不同形状的波导结构，通过调节声子在不同结构中的传播特性，实现声子的引导和聚焦效果。

此外，通过调控波导材料的离子饱和度、晶格缺陷等参数，也可以进一步优化声子的传输过程。

波导结构的设计不仅能够实现声子的有效传输，还可以扩展声子晶体在能量传输、信息处理等领域的应用。

综上所述，二维声子晶体的带隙可调性研究及其波导结构的设计是目前声子学领域的热点问题。

通过调控声子晶体的周期性结构和优化波导结构，可以实现声子的带隙可调性和传输控制。

未来的研究工作可以进一步深入探索声子晶体的理论模型和实验验证，以及设计更加复杂和高效的声子波导结构，进一步扩展声子晶体在能源、信息等领域的应用。

一维功能梯度材料声子晶体弹性波带隙研究

声子晶体的带隙特征及影响因素。应用平面波展开法
材料声子晶体较常规材料声子晶体在相同范围内能够出现更多阶带隙结构。这些结果为功能梯度材料声子
晶体在工程实际中的广泛应用提供了理论依据和指
导。
关键词：声子晶体；能梯度材料；性波带隙功弹
中图分类号：Ｏ８．；Ｂ３４１１Ｔ５
文献标识码：Ａ
文章编号：０１９３（ＯＯ增刊 Ⅱ一３８０１０—７１２１）０６ —３
计算揭示了一维功能梯度材料声子晶体中存在弹性波带隙，讨了功能梯度材料表面材料常数、探指数因子和组分比等因数对带隙宽度的影响，比较了其与常规材料构成的声子晶体带隙特征的异同。所得结果对功能梯度材料声子晶体在工程实际中的设计和应用提供了
依据和参考。
１引言
功能梯度材料是一种多相材料，材料宏观特性其
在空间位置上呈现梯度变化，除了材料的物理性能消
突变现象，较好地避免或降低应力集中，到优化结构达整体使用性能的目的。功能梯度材料在航空航天、电子器件、造脏器、车发动机等诸多方面都有广泛的人汽
等方面展开了一系列的研究。１９。９５年，ａｒｅ— Ｍｔｉｚｎ
Ｓｌ［第一次从实验角度证实了弹性波带隙的存ａａ等３

一维杆状Thue-Morse(TM)准周期结构声子晶体带隙特性的研究

一维杆状Thue-Morse(TM)准周期结构声子晶体带隙特性的研究李雷;刘永寿;任建亭;税朗泉【摘要】提出了一维杆状TM准周期结构声子晶体模型,采用有限元法计算了其带隙特性并与周期结构进行了比较.研究表明,TM序列准周期结构声子晶体可以有效地拓宽带隙宽度且能降低起始频率,而且在带隙范围内产生了具有高品质因子的局域共振模；此外还发现,不同代次的TM序列、不同排序的材料组合都不影响其带隙范围,但改变材料参数(密度和弹性模量)却能改变其带隙范围.此研究可供其在减振降噪、滤波、波导等方面的设计和实际应用参考.%The model of the TM ID rod phononic crystal with quasi-periodic structure is proposed. Sections 1 and 2 of the full paper calculate its band gap characteristics using FEM, and compare them with those of periodic structure. Section 1 briefs the band gap characteristics of TM sequence. Section 2 discusses the various factors affecting band gap characteristics. The study shows that the TM phononic crystal with quasi-periodic structure can increase the band gap width and lower the beginning frequency effectively. Most importantly, localized resonant modes appear in the band gap, as shown in Figs. 2 through 6. Neither different generations of the TM sequence nor combination of different materials in order can affect its band gap range. The band gap range can be changed with changing the material parameters, such as density and elastic modulus. This study we believe is useful in problems such as vibration and noise reduction, filter, waveguide, etc.【期刊名称】《西北工业大学学报》【年(卷),期】2012(030)002【总页数】6页(P245-250)【关键词】TM序列;准周期;声子晶体;带隙【作者】李雷;刘永寿;任建亭;税朗泉【作者单位】西北工业大学力学与土木建筑学院,陕西西安710072;西北工业大学力学与土木建筑学院,陕西西安710072;西北工业大学力学与土木建筑学院,陕西西安710072;西北工业大学力学与土木建筑学院,陕西西安710072【正文语种】中文【中图分类】TB53;O481.1由几种密度和弹性常数不同的材料按一定结构排列而成的复合功能材料就称为声子晶体。

一维功能梯度材料声子晶体弹性波带隙研究

一维功能梯度材料声子晶体弹性波带隙研究声子晶体是一种具有周期性结构的晶体材料，其中声子的行为受到晶格结构的周期性调控。

声子晶体的研究不仅对理解声子在材料中的传播和散射行为具有重要意义，还对声子晶体在声子学、声子技术、声子电子和声子材料等领域的应用有着广泛的潜力。

近年来，一维功能梯度材料（1DFGMs）作为一种新型材料，在声子晶体领域也引起了广泛的关注。

一维功能梯度材料是一种具有逐渐变化结构的材料，其结构在一定范围内呈线性或非线性的变化。

这种逐渐变化的结构可以在晶格层面对声子的传播和色散产生影响，导致声子的波动性质发生变化。

因此，一维功能梯度材料对声子的带隙形成和波动性质具有特殊的影响。

在一维功能梯度材料声子晶体中，研究其弹性波带隙是非常重要的。

弹性波带隙是指声子在晶格中传播时受到周期性结构限制而形成的禁带区域。

这种禁带区域可以有效地阻止声子的传播，从而在材料中形成声子的波导效应和隔离效应。

而一维功能梯度材料的弹性波带隙则具有非常独特的性质，可以在一定频率范围内实现带隙的调控和优化，进而实现声子的波导、隔离和频率选择性传播。

在研究一维功能梯度材料声子晶体的弹性波带隙时，可以采用多种方法和技术来实现。

例如，可以利用数值模拟方法如有限元法、有限差分法等来建立弹性波带结构的模型，进而分析声子在晶格中的传播和色散特性。

同时，还可以通过实验手段如超声声子晶体装置、光声谱学等来观测和验证一维功能梯度材料声子晶体的弹性波带隙特性，从而实现对声子带隙的调控和优化。

总的来说，一维功能梯度材料声子晶体的弹性波带隙研究具有广阔的发展前景和重要的理论和应用价值。

通过对其弹性波带隙的研究，可以深入了解声子在晶格中的传播和色散特性，从而为声子晶体在能源转换、声子电子学、声子传感器等领域的应用提供重要的理论和实验基础。

随着一维功能梯度材料声子晶体研究的不断深入和发展，相信将会有更多的新理论和新方法被开发出来，为声子晶体的理论和应用研究带来新的突破和进展。

二维声子晶体带隙结构的优化研究的开题报告

二维声子晶体带隙结构的优化研究的开题报告标题：二维声子晶体带隙结构的优化研究摘要：声子晶体是一种具有周期性结构的材料，能够在声子频率范围内产生带隙现象，因此在声波传输、热传导等方面具有广泛的应用价值。

本课题将研究二维声子晶体带隙结构的优化问题，通过对晶体结构参数的调整，寻找最优的带隙结构。

关键词：声子晶体，带隙结构，优化设计一、研究背景二维声子晶体是一种具有周期性结构的材料，其晶格常数和微结构尺寸可调，能够在声子频率范围内产生禁带现象。

禁带是指一定范围内无声子传输的频率范围，也是声学材料中的关键参数之一。

禁带的存在使得声子晶体在声波控制、热传导等领域具有广泛的应用价值。

二、研究内容本课题将研究二维声子晶体带隙结构的优化问题，主要包括以下内容：1. 声子晶体理论基础的介绍，包括禁带理论、声学波动方程等。

2. 二维声子晶体结构的设计和优化，通过对晶格常数、微结构尺寸等参数的调整，寻找最优的带隙结构。

3. 带隙的计算和分析，采用计算模拟方法对二维声子晶体带隙进行计算和分析，并与实验结果进行比较。

4. 实验验证，采用光打印和微流控制技术，制备和实验验证最优的二维声子晶体带隙结构。

三、研究意义本研究将为二维声子晶体带隙结构的优化设计提供理论依据和实验基础，为声子晶体材料在声波传输、热传导、信息存储等领域的应用提供新的思路和方法。

四、研究方法本研究将采用计算模拟和实验验证相结合的方法，通过简单的光打印和微流控制技术，制备二维声子晶体，并对其带隙结构进行计算和分析。

五、预期成果1. 确定最优的二维声子晶体带隙结构，实现高效的带隙结构设计和优化；2. 可以为二维声子晶体材料的应用提供理论依据和实验基础，推动声子晶体材料的应用领域不断拓展。

二维固固、固气型声子晶体振动带隙特性研究的开题报告

二维固固、固气型声子晶体振动带隙特性研究的开
题报告
一、研究背景和意义
声子晶体是一种具有周期性结构的材料，其自带振动带隙特性，能
够控制声波的传播并有重要的应用价值。

目前，声子晶体主要研究三维
结构，而二维结构的研究相对较少。

固固、固气型声子晶体是二维声子
晶体的两种常见结构，其具有独特的振动带隙特性和应用前景。

因此，
对于二维固固、固气型声子晶体振动带隙特性的研究具有重要意义。

二、研究内容和方法
本研究将采用数值模拟方法，通过计算机模拟得出二维固固、固气
型声子晶体的振动带隙特性，并探究带隙大小和形状的变化规律。

具体
内容包括以下几个方面：
1. 构建二维固固、固气型声子晶体的模型，并确定其晶格结构和材
料参数。

2. 使用数值模拟方法（如有限元法）计算出模型的振动模态。

3. 计算模型的能带结构，得到各个振动模态的频率分布和振动带隙
特性。

4. 通过调节声子晶体的结构参数，探究带隙大小和形状的变化规律。

三、研究预期成果
本研究预计能够得到二维固固、固气型声子晶体振动带隙特性的系
统性研究结果，包括带隙大小、带宽、带隙形状等方面的变化规律，并
探究不同结构参数对声子晶体振动带隙的影响。

同时，本研究的结果也
将对声子晶体材料的制备和应用提供参考和指导。

基于声传递理论的层状一维二组元声子晶体的隔声降噪研究

基于声传递理论的层状一维二组元声子晶体的隔声降噪研究／张振国等
・１５５・
基于声传递理论的层状一维二组元声子晶体的隔声降噪研究
张振国，刘英，张恒
（１中原工学院材料与化工学院，郑州４５０００７；２郑州大学材料科学与工程学院，郑州４５００５２）摘要采用声传递理论及其研究方法，对无限和有限周期一维二组元声子晶体进行理论研ｐｈｏｎｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅａｎａｌｏｇｅｑｕａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｄｅｒｉｖｅｄ．Ｔｈｅｎｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈｅｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｂａｎｄｇａｐｏｆｔｈｅｉｎｆｉｎｉｔｅｐｅｒｉｏｄｉｃｐｈｏｎｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｔｏｔｈｅｆｏｒｂｉｄｄｅｎｇａｐｏｆｔｈｅｆｉｎｉｔｅｐｅｒｉｏｄｉｃｐｈｏｎｏｎｉｅｃｒｙｓｔａｌ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ，ｗｈｉｃｈｉｎｆｅｒｒｅｄｔｈａｔｔｈｅＢｒａｇｇｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｃａｎｅｘｐｌａｉｎｔｈｅｆｉｎｉｔｅｐｅｒｉｏｄｉｃｓｏｕｎｄｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ１Ｄｔｗｏ．ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｐｈｏｎｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌ，ｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｓｏｕｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｓｏｕｎｄｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｕｔｅｒ

一维近周期声子晶体板带隙特性研究的开题报告

一维近周期声子晶体板带隙特性研究的开题报告
一、研究背景和意义
声子晶体是指由周期性排列的介质构成的准晶体结构，其周期性结构可以实现声子的光子晶体效应，即在具有一定频率范围内的声波传输中，可以存在波长远大于晶格尺度的能区域。

与电子晶体类似，晶格周期的改变会导致声子的禁带出现，这表明在禁带范围内声子难以传播。

声子晶体在水声、超声、红外光谱等方面应用广泛，成为材料领域中的新兴研究方向。

二、研究内容和方法
本研究将针对一维近周期声子晶体进行研究，探究其板带隙特性。

具体来说，将采取频率域有限元法（FEM）对该晶体进行模拟分析，得到其整体频率响应，并进一步计算其相应的带隙结构。

此外，还将比较不同参数下晶体的带隙特性变化，如周期间距、晶格常数等，分析其对带隙产生的影响。

三、研究预期成果
本研究期望获得一维近周期声子晶体的板带隙特性，并探究不同参数对其带隙的影响，为进一步研究三维声子晶体提供有价值的参考。

此外，也有望将研究成果应用到超声、水声和光学等领域，达到实际应用的效果。

四、论文结构安排
本研究的论文将分为五个部分：第一部分将介绍研究背景和意义；第二部分将详细阐述研究内容和方法；第三部分将展示所获得的计算结果，并对其进行分析；第四部分将探讨结果的实际应用意义；第五部分将总结全文，并提出未来研究方向。

二维正方点阵固态声子晶体带隙研究

二维正方点阵固态声子晶体带隙研究
二维正方点阵固态声子晶体带隙研究
声子技术作为一门新型的科技研究，由于它的独特物理特性而受到了
研究者的广泛关注。

在最近几年中，人们对于二维正方点阵固态声子
晶体带隙进行了深入研究，取得了众多成果。

首先，我们需要了解二维正方点阵固态声子晶体带隙。

它是由由原子
构成的二维正方点阵所组成，每个原子都能够发射出声子。

声子在空
间上是带有一定周期性的，它的定义就是把原子之间的“空白”部分
视为隙，也就是带隙。

其次，我们来了解二维正方点阵固态声子晶体带隙的研究内容。

现在，关于二维正方点阵固态声子晶体带隙的研究主要集中在带隙结构、波
传播特性、隙边声子和表面状态之间的相互作用。

研究之前，首先需要利用紫外和X射线光学显微镜等仪器对二维正方
点阵固态声子晶体进行形态表征，以便获取更详细的信息和定量的学
术数据。

并且，我们还可以利用声子频谱实验、透射电子显微镜实验以及量子
点实验等来获取二维正方点阵固态声子晶体带隙的传播性能和谱特性
参数。

此外，随着生物材料，纳米科技和其它领域发展的突破，以及材料科学、信息学和物理学方面的不断进步，二维正方点阵固态声子晶体带
隙也可以应用于更广泛的领域，如通信和计算等。

最后，二维正方点阵固态声子晶体带隙的研究实际上是一个多学科的
交叉研究，它结合了材料学、物理学、化学、信息学和电子学等学科，将可能带来更多有用的应用。

因此，二维正方点阵固态声子晶体带隙的研究对于科学家来说是一个
非常重要的课题，同时它也将给技术领域带来重大改变。

新型功能材料—声子晶体研究进展与应用前景

新型功能材料—声子晶体研究进展与应用前景随着社会科技的进步，新型功能材料在各个领域中得到了广泛的应用。

声子晶体作为一种新型的功能材料，具有独特的结构和性质，在声子学、光子学、能源转化等领域中有着广泛的研究前景和应用价值。

本文将从声子晶体的概念、结构和性质、研究进展以及应用前景等方面进行探讨。

声子晶体是一种具有周期性结构的材料，由宏观结构单元和微观结构单元组成。

宏观结构单元是由微观结构单元构建而成的，而微观结构单元则是由原子、离子或中性分子等构成的。

根据声子晶体中微观结构单元的布局和排列方式不同，可以划分为一维、二维和三维声子晶体。

声子晶体的性质主要受声子特性的调控。

声子是晶体中固有的振动模式，其频率和动量决定了声子的性质。

声子晶体具有带隙结构，即在一定频率范围内，声子无法传播，这种特性类似于光子晶体对光的调控。

此外，声子晶体还具有声学透射、能量传输等独特的声波传播特性。

这些特性使得声子晶体在声子学和光子学中有着广泛的应用。

在声子晶体的研究进展方面，近年来取得了一系列重要的突破。

一方面，研究者通过设计不同的微观结构单元和排列方式，实现了声子晶体对声音和光的调控。

例如，通过调节声子晶体中微观结构单元的尺寸和形状，可以实现声子带隙的调控，从而控制声波的传播和吸收。

另一方面，研究者还开发了各种制备声子晶体的方法，如光子晶体模板法、溶胶凝胶法等。

这些方法的发展为声子晶体的制备提供了更多的选择和可能性。

声子晶体具有广阔的应用前景。

首先，在声子学中，声子晶体可以用于声子带隙材料的制备。

这些材料可以用于制造声子滤波器，实现对特定频率声音的过滤和隔离。

此外，声子晶体还可以用于声波传感器和超声治疗等领域，实现对声波的精确控制和应用。

其次，在光子学中，声子晶体可以用于制备光子带隙材料。

这些材料可以用于制造光子晶体光纤和光子带隙导波器等光学器件，实现对特定频率光的传输和调控。

此外，声子晶体还可以用于制备高效的太阳能电池和光催化剂等能源转化和环境治理领域。

二维声子晶体带结构研究

二维声子晶体带结构研究1 声子晶体技术发展声子晶体技术作为新兴技术，目前发展迅速，被用于多领域如物理、材料、工程等领域，在医学方面也有着巨大的潜力。

声子晶体是由贵金属、金属、纳米线或微米线等电磁材料组成，可以通过声控响应来对外部声音进行调节。

去年，随着空间尺度的不断放大，声子晶体技术不断提升，出现了可以操纵和控制声波衍射的两维声子晶体带结构。

2 两维声子晶体带结构研究两维声子晶体带结构是由由一组互相垂直的纳米线排列而成的，其空间尺度较小，或控制粒子的运动，也可以用来操纵和控制声波衍射，这种带结构也可以用来制备特殊材料和传感器，在一些新型多功能芯片，小型化设备和新型电子元器件等方面有着巨大的应用潜力。

同时，这种结构也可以为其他应用提供可靠的载体材料。

3 两维声子晶体带结构的研究现状目前，学者们一直在研究两维声子晶体带结构，他们已经针对该结构进行了实验，用于显示其特性和行为。

研究发现，两维声子晶体带结构具有良好的传输特性，可以很好地控制声波传播。

此外，该结构也具有拓展性，可以用于多种应用，例如可以用于改善声音品质、减少建筑结构的噪音等。

此外，研究人员还利用两维声子晶体带结构来研究微观原理和量子力学，为认知科学、空间分析、信号处理等多领域提供支持。

4 两维声子晶体带结构的应用如今，两维声子晶体带结构已经在诸多领域得到广泛应用，例如，它可以用于制备特殊材料，可以用于制作机器人；在医学领域，两维声子晶体带结构可以用于检测和诊断疾病，从而可以更好地了解病人的健康状况；在军事领域，两维声子晶体带结构可以用于制作传感器，构建主动防御系统等。

5 结论从以上可以看出，两维声子晶体带结构为诸多领域提供了新的可能性，未来将可能成为多种应用的推动力。

随着科学技术的进步，两维声子晶体带结构将可能在物理、材料、工程等诸多领域得到更广泛的应用。

一维准周期结构声子晶体带隙特性的研究

基金项目；国家自然科学基金资助项目（０６０３；内蒙古自然科学基金资助项目（０６７１１７１７５０）２０００００）作者简介：永军（９５）男．曹１７一，内蒙古呼和浩特市人，内蒙古师范大学副教授，士，要从事材料物理与化学研究．博主
材料的研究也已展开，如在对准周期结构光子晶体的研究中发现，周期结构光子晶体相对于周期结构光子准
晶体，带隙特性和透射谱都有明显的变化［ “ ．文研究了层厚递变式准周期结构的声子晶体的透射谱，其１］本
度为ｄｆｄＡ — Ａ± （一１Ａ．）ｄ
２计算结果和讨论
选用的计算方法为模式匹配理论法，Ｂ两种介质分别选用环氧树脂（ｐｘｙＡ，Ｅｏｃ）和铅（ｂ材料，Ｐ）弹
收稿日期：ＺＯ一Ｏ一ＯＯ７５８
维普资讯
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５・４
内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版）
第３７卷
性波在介质Ａ中的横波和纵波速度分别为１５ｓ２３ｓ质量密度为１８ｇｍ。７ｍ／和５１５ｍ／，０ｋ／；弹性波在介质１Ｂ中的横波和纵波速度分别为８０ｍ／和２１０ｓ质量密度为ｌ４０ｋ／．６ｓ６，ｍ／ｌ０ｇｍ。我们８了０Ｏ￣／ｎ）～研究６．（ａ２２ｃＯ４Ｏ

一维声子晶体中横波带隙的控制研究

有限个自由度的弹簧振子结构，如图２所示。通过
Байду номын сангаас
计算弹性波在这种结构中传播的能带结构，即可得
到相应声子晶体的带隙结构。简化的弹簧振子结构
就越高。
１一维杆状二组元声子晶体模型及集中质量法
１．１一维杆状二组元声子晶体模型
的自由度数目越多，越接近实际原胞，计算精度也设第ｊ个质量元的质量为ｍ，其运动方程为
ｙ＋
材料Ａ材料Ｂ
根据Ｂｌｏｃｈ定理，在周期边界条件下，该质量的简谐振动：
Ｊ
占＿
图１一维二组元杆状声子晶体结构示意图
元运动微分方程的解可写为振幅为：、角频率为０９
ｘｊ＝Ａｅ（ｇ
一ｃｏｔ）
性的研究较多［２－１２１，本文采用集中质量法，研究横
１．２集中质量法
相邻两种材料Ａ及Ｂ为一个原胞，长度为晶格常数。原胞中的两种材料的长度之比为组分比。各
波在一维杆状声子晶体中传播的带隙特性，计算不
同的晶格常数、组分比、密度、剪切模量、杨氏模量
表示第和第ｊ＋１个振子的间距。ｑ为波矢，在第
一
２．１晶格常数对带隙的影响
保持表中的其他参数不变，改变晶格常数ａ，计算第一、第二带隙的起始频率和截止频率。由图
４可见，当晶格常数较小时，第一、二带隙的起止
Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ区取值，即（－Ｔｒ／ａ，ｚｒ／ａ），其中口＝ｄ。

一维声子晶体振动带隙的带边模式研究

ç
-
exp
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èè
ikBlB 2
ikBlB 2
ö ÷ø ö ÷ ø
-
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ö ÷ ø
÷ ÷ ø
TB22
=
æ1 çè1
1ö -1÷ø
TB32
=
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-
exp
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ikBlB 2
ö ÷ ø
ç ç è
-FB
exp
(3)
( ) 式中 ψ A = A1+ , A1- , A2+ , A2- T
( ) ψB = B1+ , B1- , B2+ , B2- T
æ ç
TA11
TA = ç 0
ç è
0
TB
=
æ ç ç
TB11 TB21
ç è
0
0ö
÷ 0÷
TA32
÷ ø
0ö
TB22
÷ ÷
TB32
÷ ø
TA11
=
æ ç ç
k =w/c x¢在 A1、B1、B2、A2 四个区域中分别为
月
x ' = na
æ çè
na
£
x
<
na
+
lA 2
ö ÷ø
x ' = na + lA 2
æ çè
na
+
lA 2
£
x

二维声子晶体结构设计及其特性研究的开题报告

二维声子晶体结构设计及其特性研究的开题报告一、研究背景与意义声子晶体（Phononic crystals）是具有周期性结构的声学材料，它可以通过控制声波的传播方式和声波的频率来实现声波的波长与晶体周期相匹配或不匹配，从而实现声波在材料中的频带隙和声学管制。

近年来，声子晶体材料已经广泛应用于超声波检测、声波滤波、声学隔离、声波调制等诸多领域，是目前研究的热点之一。

二维声子晶体（2D Phononic crystals）是声子晶体的一种类型，它是由一个二维周期性结构组成的材料。

由于其具有较大的声学带隙和易于制备的特点，2D Phononic crystals 已经引起了广泛的研究兴趣。

通过对二维声子晶体结构的设计与优化，可以实现对声波的高效控制，进而提高声学应用的性能。

本课题旨在通过对二维声子晶体结构进行设计与优化，研究声波在该结构中的传播性质及其应用特性。

二、研究内容与方法本研究的主要内容是设计、制备并测试二维声子晶体结构，并对其声波传播性质和应用特性进行深入的研究。

具体包括以下几个方面：（1）二维声子晶体结构设计：根据声波的传播方式和声学带隙的需求，设计二维声子晶体结构的几何形状和排布方式，利用计算机辅助设计软件（如COMSOL Multiphysics等）进行模拟仿真。

（2）声子晶体制备：根据设计的结构及材料需求，利用光刻和电子束光刻等微纳加工技术，在硅基片上制备所需的二维声子晶体结构。

（3）声波传播实验：将制备好的二维声子晶体结构与声波信号源相连，通过实验测量声波在结构中的传播特性、带隙宽度、阻带比、相速度等关键参数，验证其设计的实际可行性。

（4）应用特性研究：探究二维声子晶体结构在超声波检测、声波滤波、声学隔离、声波调制等方面的应用特性，提高其在应用领域中的应用价值。

三、预期成果与意义通过对二维声子晶体结构的设计、制备和测试，本研究预期将达到以下几个方面：（1）设计出具有高性能的二维声子晶体结构，实现对声波传播的高效控制。

声子晶体理论及应用调研报告

声子晶体理论及应用调研报告摘要：声子晶体是一种新型的声学功能材料，声子晶体的研究对于固体物理学、材料科学、声学等产生了深刻的影响，并为我们进声波控制和振动控制提供全新的思路。

本文主要对声子晶体的概念和基本特征、研究现状以及声子晶体的应用前景进行了重点论述。

关键词：声子晶体、声子禁带、声学滤波器、隔振降噪一、引言光子晶体概念于1987年提出，它是一种介电常数周期性分布的电介质复合结构，可以阻止某一种频率的光波在其中的传播，被阻止的光波频率称为“光子禁带”，由此提供了一种独一无二的制裁光和电磁波的方式。

声波与光波在波动性上具有共性之处，因此可以推断由弹性材料(或振动介质)构成的周期性结构，也具有阻止某些频率的弹性振动波传播的性能。

Sigahs和Eeonomou在1992年理论研究中证明了这种推断的正确性，并发现当弹性波在周期性弹性复合介质中传播时，会产生类似光子禁带的弹性波禁带——“声子禁带”。

1993年Kushwaha等人提出了声子晶体的概念。

从此声子晶体研究，引起了世界各国的高度关注。

声子晶体是一种弹性常数周期性分布的复合结构，是一种新型的声学功能材料，在振动与噪声控制方面，具有广阔的工程技术应用前景。

二、声子晶体的概念及基本特征存在弹性波带隙、弹性常数及密度周期分布的材料或结构被称为声子晶体。

声子晶体的概念是类比光子晶体的概念提出来的。

弹性波在声子晶体中传播时，受其内部周期结构的作用，形成特殊的色散关系（能带结构），色散关系曲线之间的频率范围称为带隙。

理论上，带隙频率范围的弹性波传播被抑制，而其它频率范围（通带）的弹性波将在色散关系的作用下无损耗地传播。

当声子晶体的周期结构存在缺陷时，带隙频率范围内的弹性波将被局域在缺陷处，或沿缺陷传播。

在声子晶体中，与弹性波传播相关的密度和弹性常数不同的材料按结构周期性复合在一起，分布在格点上相互不连通的材料称为散射体，连通为一体的背景介质材料称为基体。

声子晶体按其周期结构的维数可分为一维、二维和三维。