Page 263 - 《应用声学》2025年第1期

第 44 卷 第 1 期 伍守豪等： 薄膜型声学超材料的发展与展望 259

使用双层膜堆叠形成背腔，硬质框架侧边开有一 Ang 等 [67] 结合实际应用需求，考虑到质量块
个小孔，薄膜上方放置质量块，如图 13(b) 所示。通 的空间一致性、薄膜预张力的均匀性、膜的耐久性
过侧边小孔将压缩空气注入密封腔中，改变腔内气 以及应力松弛等问题，设计了一种薄膜无张力且不
体的压强使薄膜张力发生变化，从而实现对隔声峰 附加质量块的结构，如图 14 所示。这种结构低频
频率的调节。该团队随后又提出了另一种穿孔结 隔声效果是通过两个密封腔之间联通孔的耦合效
构 [66] ，其结构由环形质量和中心穿孔的薄膜构成， 应来实现，其中孔径可以作为超材料隔声频段调节
如图 13(c) 所示，环形质量块作用类似于亥姆霍兹 参数。一般薄膜结构在结构确定后，其声学性能很
腔的颈部，限制一部分空气体积；中心穿孔的作用是 难再更改，而穿孔结构可以通过调整孔径大小以及
使气流通过。将穿孔薄膜和未穿孔薄膜进行对比， 气流压强等，让薄膜结构的声学性能还能得到主动
发现薄膜穿孔后，在低频段增加了一个隔声峰。 控制。

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图 13 穿孔结构
Fig. 13 Perforated structure

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(a) ፇ౞ڏ (b) ᫾ઈኮࠄᰎڏ (c) ᫾ઈኮʼ፥஝ϙവی
图 14 封闭腔穿孔膜结构 [67]
Fig. 14 Closed cavity perforated membrane structure [67]
3.3 薄膜结构主动控制研究及其他 块，如图 15(b) 所示。通过合理调整磁力强度，背腔
主动控制方式有很多种，电或磁是目前趋势之 深度和磁铁长度等参数，可以实现不同吸声效果。
一。Xiao 等 [68] 在附有背腔的薄膜后部增加一个电 Gao 等 [70] 设计了一种采用磁力的双层膜结构，它
极，通过对附加金属质量块施加磁场力来改变薄膜 由双层硅胶膜和三个磁铁构成，其中一个磁铁固定
振动响应，如图 15(a)所示。该结构通过调节电路控 于双层膜中部，将两个磁铁作为附加质量块分别黏
制磁场幅值以及频率来影响超材料隔声性能。Zhao 附于两层薄膜上，如图15(c)所示。磁铁间相互作用
等 [69] 基于磁性技术研发出一种可自适应调节背腔 力可以对超材料的振动响应产生影响，通过搭配不
结构强度的薄膜结构，该结构在覆盖薄膜的背腔结 同厚度的磁体来调节磁场力，实现对超材料隔声峰
构中放入一磁铁，并在薄膜上方放置了一铁制质量 频率的调控。