Manipulación de ondas acústicas en plano y superficie mediante pilares fonónicos compuestos tridimensionales con análisis de banda prohibida tridimensional y defectos
Autores: Muhammad, ; Lim, C.W.; Leung, Andrew Y. T.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Manipulación de ondas acústicas en plano y superficie mediante pilares fonónicos compuestos tridimensionales con análisis de banda prohibida tridimensional y defectos
Categoría
Artes
Subcategoría
Música
Palabras clave
Interés de investigación
Metamateriales acústicos
Cristales fonónicos
Huecos de banda
Atenuación de ondas
Análisis de defectos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
El siglo actual ha sido testigo de un abrumador interés en la investigación de cristales fonónicos (PnCs) y metamateriales acústicos (AMs) debido a sus fantásticas propiedades para manipular ondas acústicas y elásticas que son inconcebibles en materiales que ocurren de forma natural. Actualmente existe una extensa literatura de investigación sobre las propiedades dinámicas y mecánicas de los metamateriales acústicos, y este campo de investigación en maduración está encontrando posibles aplicaciones industriales e infraestructurales. El presente estudio propone un novedoso pilar fonónico compuesto en 3D, multicapa, capaz de inducir huecos de banda (BGs) bidimensionales y tridimensionales completos. Una estructura fonónica que consistía en capas de silicio y tungsteno fue sometida a ondas acústicas planas y de superficie en sistemas periódicos tridimensionales y bidimensionales, respectivamente. A través de un estudio de respuesta en frecuencia, se llevó a cabo el análisis de atenuación de ondas, atrapamiento/localización, transmisión y defectos para ambas ondas acústicas. En el hueco de banda, se estudió el estado de defecto localizado para ambas ondas acústicas por separado. En el estado de defecto, se observó la localización de ambas ondas acústicas planas y de superficie. Al variar el tamaño del defecto, se puede hacer que la frecuencia localizada sea ajustable. El estudio se basa en una técnica numérica y se valida mediante comparación con un trabajo teórico reportado. Los hallazgos pueden proporcionar una nueva perspectiva e información para los diseños y aplicaciones de cristales fonónicos tridimensionales para la manipulación de ondas acústicas de superficie y ondas planas, particularmente para la recolección de energía, detección, enfoque y aislamiento/atenuación de ondas.
Descripción
El siglo actual ha sido testigo de un abrumador interés en la investigación de cristales fonónicos (PnCs) y metamateriales acústicos (AMs) debido a sus fantásticas propiedades para manipular ondas acústicas y elásticas que son inconcebibles en materiales que ocurren de forma natural. Actualmente existe una extensa literatura de investigación sobre las propiedades dinámicas y mecánicas de los metamateriales acústicos, y este campo de investigación en maduración está encontrando posibles aplicaciones industriales e infraestructurales. El presente estudio propone un novedoso pilar fonónico compuesto en 3D, multicapa, capaz de inducir huecos de banda (BGs) bidimensionales y tridimensionales completos. Una estructura fonónica que consistía en capas de silicio y tungsteno fue sometida a ondas acústicas planas y de superficie en sistemas periódicos tridimensionales y bidimensionales, respectivamente. A través de un estudio de respuesta en frecuencia, se llevó a cabo el análisis de atenuación de ondas, atrapamiento/localización, transmisión y defectos para ambas ondas acústicas. En el hueco de banda, se estudió el estado de defecto localizado para ambas ondas acústicas por separado. En el estado de defecto, se observó la localización de ambas ondas acústicas planas y de superficie. Al variar el tamaño del defecto, se puede hacer que la frecuencia localizada sea ajustable. El estudio se basa en una técnica numérica y se valida mediante comparación con un trabajo teórico reportado. Los hallazgos pueden proporcionar una nueva perspectiva e información para los diseños y aplicaciones de cristales fonónicos tridimensionales para la manipulación de ondas acústicas de superficie y ondas planas, particularmente para la recolección de energía, detección, enfoque y aislamiento/atenuación de ondas.