声学超构材料技术实用化的进展摘 要：声学超构材料是当前声学和材料学一个热门的研究领域。声学超构材料可定义为： 通过对材料在特征物理尺度上进行人工设计制备，使其具有超越常规材料的声学性能的一种人工序构的复合材料。其亚波长特性、 超常声学性能以及颠覆性应用的可能吸引了学界和工程界的关注。21 世纪以来，随着增材制造技术的发展， 声学超构材料的实验室加工与制备问题得以解决，然而，声学超构材料的工程应用仍然面临着批量制造困难、使用场景不明、 生产成本高昂等方面的严峻挑战。 介绍了各类常见的声学超构材料及其研究现状，讨论各类声学超构材料实用化面临的困难和挑战， 简述声学超构材料研究和实验的最新方法，最后展望了未来声学超构材料实用化研究的方向。关键词：超构材料；声学材料；吸声超构材料；隔声超构材料；水声超构材料；声学黑洞1 前 言声学是研究声波在不同介质中传播的物理现象的科学，是物理学的一个重要分支。声学的应用几乎存在于现代社会的各个方面(如图 1[1])，在工程科学、生命科学、地球科学和人文艺术方面尤为重要。对声波进行调控的一切手段，包括主动和被动控制， 都需要通过声学介质得以实现。因此，声学材料是声学研究中必不可少的一部分，特别地，要想实现对声波激发、传播、调制、转换和输出的调控，必须依赖于人们对材料声学的深刻认识，以及按需设计和制备声学材料的技术进步。虽然关于声波在常规介质中的传播规律早在19 世纪末已有基本定论，但类比于电子能带理论， 人们发现可以利用周期性材料中声波的能带结构实现对声波传播的调控[2]，相应地，可以通过构造人工结构来调控经典波的传输。自20世纪 90 年代以后，通过人工设计的微结构材料对声波的能带结构进行设计剪裁，探索和发现新的声学效应、 材料和器件，逐步成为一个热门的研究领域——声学超构材料。图 1 声学学科环状图[1]Fig.1 Acoustics discipline diagram[1]1.1 声学超构材料的历史作为一种人工结构， 超构材料往往由多个结构单元组成，整体上表现为具备不寻常的等效参数的连续介质材料。 利用周期性结构调控波的传播行为在几十年前的固体物理中就已有研究， 然而关于利用工程结构调控经典波传播特性的研究是从光子晶体[3-5] 和声子晶体[6]开始。广义上第一个声学超构材料是2000年香港科技大学的刘正猷等利用硅橡胶铅球实现深度亚波长的局域共振[7] ，由于亚波长这一特性使得局域共振型超构材料受到...
