周期性排列的复合材料的声学／光学性质研究
简介：
登记号
20080236
登记日期
2008-05-06
成果名称
周期性排列的复合材料的声学／光学性质研究
完成单位
广东工业大学
研究人员
研究时间
2000.06 至2007.05
鉴定单位
广 ...
| 登记号 | 20080236 |
| 登记日期 | 2008-05-06 |
| 成果名称 | 周期性排列的复合材料的声学／光学性质研究 |
| 完成单位 | 广东工业大学 |
| 研究人员 | |
| 研究时间 | 2000.06 至2007.05 |
| 鉴定单位 | 广东工业大学 |
| 鉴定日期 | 2008.05.04 |
| 简介 | 近年来，经典波（声波、电磁波和水表面波）在周期性排列的复合材料（结构），即所谓的声子晶体／光子晶体中的传播问题引起了人们的普遍兴趣。由于在经典波的带隙范围内，声和振动、电磁波和水表面波是不允许通过的，因此这方面的研究可以使我们更好地理解经典波在周期性复合材料中的传播以及安德孙局域。而这些研究也具有实际的应用价值，例如，我们可以设计出新型的声学／光学的滤波器、波导器，以及环境保护等方面的应用等等。本成果就是从材料的组合、结构、排列以及对称性等方面探讨经典波带隙的产生机理、调节机制以及优化设计，得到了一些重要的结果。这些结果对应用具有重要的指导意义。 首先，从对称性的角度研究带隙的产生机制。研究了二维系统中三角形、四边形、六边形、八边形柱体的方位、对称性以及系统的对称性对带隙宽度影响。结果发现，改变柱体的方位可调节带隙的宽度，而带隙的极大和极小值均对应于声子晶体处于最高对称性时，这一发现不同于已有的关于降低对称性可增宽声学带隙的说法。另外我们也发现，在正方形排列的二维声子晶体中，正方形柱体时的情形将出现声学带隙的异常现象，这一发现也是声子晶体中的首先报道。同样我们也研究了三维声子晶体中插入第二种散射体的方法来降低对称性，与二维的情形类似，对称性的降低并不一定能确保声学带隙的增宽。 其次，研究了缺陥对经典波能带结构的影响。研究了三维声子晶体和二维声子／光子晶体以及水表面波在周期性结构中的点缺陷现象和二维声子晶体中弯曲波导中声波的传播现象。结果发现了在三维声子晶体中引入点缺陷时会产生局域现象，这种现象将不随缺陷的形状而变化；发现了二维弯曲缺陷的研究发现，当缺陷的填充率改变较小时，声子晶体几乎可以让所有频率的声波通过，而随着缺陷填充率的增大，其中的带隙则逐渐增大；发现了二维系统中缺陥模的规律以及简并局域模的分裂方式。 最后，考虑到实际应用，从实际需要，对声学带隙提出要求，然后提出最优的材料设计方案，即从反向的角度对声子晶体进行结构优化设计。本成果首先将遗传算法引入到声子晶体的结构优化设计。通过对二维固体/固体声子晶体的Z模、XY模以及两者的混合模的结构优化设计，结果发现，这是一种行之有效的方法。 另外，本成果也研究了准周期、粘滞性等因素对带隙的影响，研究了声子晶体的等效弹性常数、研究方法等方面的问题，进一步丰富研究内容。 |
