声波操纵声学超材料(AMs)由于其异常反射/折射、声隐身、声吸收、声成像等令人着迷的功能而引起了人们的广泛关注。声学相位梯度超材料具有波前操纵能力，因此是设计这些迷人功能的基础。潜在的机制是通过改变参数来控制单元的声学响应(相位和/或振幅)，这样就可以以所需的方式重新定向波前。本文综述了用于波前处理的相位梯度超材料的研究进展。首先介绍了相梯度超材料在静、动介质中控制波动的基本原理。然后，根据单元类型，将相梯度超材料大致分为局部共振结构、空间绕行结构和材料填充结构三类。随后，综述了梯度超材料的三种代表性功能，包括声隐身、吸声/隔声和声透镜。最后，总结了现有超材料的局限性和未来可能的发展方向。
声学超材料(AMs)是在亚波长尺度上设计的人工结构，以实现在自然界中无法找到的功能和特性。声学相位梯度超材料由于其非凡的波前操纵能力，是实现这些各种迷人功能的基本组成部分。本文综述了用于波前工程的各种声相梯度超材料的基本原理、实现结构和应用前景规划设计。基本原理包括固定介质中的广义斯涅尔定律和均匀平均流中的对流广义斯涅尔定律。根据单元类型，将相位梯度超材料分为局部谐振结构、空间卷曲结构和材料填充结构。然后，系统地综述了相位梯度超材料在声隐身、声透镜、吸声和隔声等方面的应用。
尽管在开发具有特殊波前整形功能的AMs方面取得了很大进展，但下一代am仍然存在挑战和机遇。
现有的大多数AMs都是在实验室条件下设计的，在低声压级(SPL)下使用平面波或单极源激励。然而，当在航空和海洋等现实环境中实现自动调幅时，需要考虑许多现实因素，如湍流边界层和非均匀背景平均流、高强度声入射、高温和旋转模式声源等[217]，复杂的流动条件可能会导致额外的声折射;高声级声源和高温会引入额外的非线性现象。所有这些影响都可能潜在地改变AMs的性能。因此，新的设计原则需要考虑到这些因素。忽略缝、管或通道中粘热损失的影响是AMs设计中的一般假设。
然而，当Stokes边界层厚度dS¼2p ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi2l = xq0 ð Þ p (l为动态粘度，q0为平衡密度)接近通道几何尺寸时，热粘性效应对声波在狭窄通道中的传播有显著影响[218-222]。固有热粘损失不可避免地影响到AMs的波前操纵性能，因此不可忽略。因此，在设计超前相梯度超表面单元时，应特别注意热粘效应。
超材料的前所未有的性能可以通过调整内部结构来灵活调整，例如迷宫和线圈通道的使用，这可能会在将其从实验室实验转化为现实设备时产生关键的力学问题。潜在的力学因素如强度和硬度等尚未得到广泛的研究，它们可能会影响AMs的实际应用。因此，在进一步的设计过程中，应仔细考虑AMs的力学特性。
许多反设计算法，如遗传算法[223]，拓扑优化(TO)[91,224,225]，多目标优化[226]和模拟退火(SA)，已被证明对具有定制特征的AMs进行反设计是强大的。在过去的几年中，数据驱动方法中的计算和数据管理能力出现了爆炸式的增长。它促进了人们对开发深度学习和基于物理的AMs逆设计方法的极大兴趣[227]，这可能为设计超材料开辟新的视野。此外，可加性和分形启发的设计策略为AMs反设计提供了一个有前途的方向[228-230]。
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