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超級3D打印材料可以遠(yuǎn)程打開或關(guān)閉,可控制聲音和振動

     位于洛杉磯的USC Viterbi的研究小組最近開創(chuàng)了一種控制聲音的新方法,我們之前已經(jīng)報(bào)道過超級3D打印材料的開發(fā),這些超材料具有專門設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu),使其能夠利用光波或聲波以及其他應(yīng)用。這一最新的突破是獨(dú)特的,因?yàn)榭梢赃h(yuǎn)程使用磁場來打開或關(guān)閉超材料的聲學(xué)特性。

    該項(xiàng)目由USC Viterbi助理教授王啟明博士領(lǐng)導(dǎo),成員包括學(xué)生余坤浩,麻省理工學(xué)院教授Professor Fang和密蘇里大學(xué)教授黃國良教授。由于其獨(dú)特的晶格結(jié)構(gòu),該團(tuán)隊(duì)使用3D打印技術(shù)創(chuàng)建了能夠阻擋聲波和機(jī)械振動的特殊超材料。而且,結(jié)構(gòu)中鐵顆粒的存在意味著可以使用磁場使其變形,然后改變其性質(zhì)。通過這種方式,3D打印的超材料可以從主動狀態(tài)遠(yuǎn)程切換到被動狀態(tài)。

超級3D打印材料可以遠(yuǎn)程打開或關(guān)閉,可控制聲音和振動

      ''當(dāng)你制作一個(gè)結(jié)構(gòu)時(shí),幾何體不能改變,這意味著該屬性是固定的。這里的想法是,我們可以設(shè)計(jì)一些非常靈活的東西,這樣你就可以使用外部控制來改變它,民用和環(huán)境工程助理教授王啟明說。 ''您可以施加外部磁力來使結(jié)構(gòu)變形并改變其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和幾何形狀。一旦你改變了架構(gòu),你改變了屬性。我們想要實(shí)現(xiàn)這種在狀態(tài)之間切換的自由。使用磁場,開關(guān)是可逆的并且非常快速。“

超級3D打印材料可以遠(yuǎn)程打開或關(guān)閉,可控制聲音和振動

     超材料的聲學(xué)特性使其能夠阻擋特定頻率的聲波以及機(jī)械振動。這對于許多目的很有用,包括噪聲消除,振動控制和聲波隱形,可用于隱藏聲波。這些3D打印聲學(xué)超材料結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性賦予了它們獨(dú)特的特性。對于日常材料,這些屬性都是正面的。如果一個(gè)物體具有正的模量,當(dāng)你將它推開時(shí)它會推回來。相反,具有負(fù)模量的物體吸引著你,在你推動的時(shí)候?qū)⒛憷蛩鼈儭1憩F(xiàn)出負(fù)密度的物體的情況也類似,當(dāng)你將這些物體從你身上推開時(shí),它們會轉(zhuǎn)向你。

超級3D打印材料可以遠(yuǎn)程打開或關(guān)閉

     在特定頻率范圍內(nèi)的聲波和機(jī)械振動可以由物體控制,物體的結(jié)構(gòu)給這兩個(gè)物體帶來一個(gè)負(fù)面的屬性。當(dāng)這兩個(gè)屬性都是負(fù)值或正值時(shí),振動能夠再次通過。 USC維特比團(tuán)隊(duì)能夠利用磁場遠(yuǎn)程控制他們的超材料,在雙重正面(聲音傳遞),單負(fù)(聲阻)和雙負(fù)(聲音傳遞)之間切換。與其他超材料相比,自由開啟和關(guān)閉這些功能的能力為工程師提供了對聲學(xué)和振動的額外控制,從而開辟了一系列潛在的應(yīng)用。該研究發(fā)表在Advanced Materials上。這個(gè)項(xiàng)目的資金由國家科學(xué)基金會和空軍科學(xué)研究青年研究員計(jì)劃提供。


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