在过去的十年中，微结构材料的准静态特性已经得到了广泛的研究，但是它们的动态响应，特别是具有操控波传播行为的声学超材料，是一个新的前沿。然而，在高频（兆赫）范围内声学超材料的小型化和表征方面的挑战阻碍了超声波控制实验的进展。
近日，麻省理工学院Carlos M. Portela团队提出了一个基于定位微球的惯性设计框架来调整三维微尺度超材料的响应。展示了可调的准静态刚度高达75%，动态纵波速度高达25%，同时保持相同的材料密度。通过非接触激光可调弹动力特性的动态实验和超声时空传播的数值演示，探讨了可调静弹动力特性之间的关系。该设计框架通过简单的几何变化扩展了准静态和动态超材料的属性空间，使超材料的设计和制造易于应用于医学超声和模拟计算。成果以题为“Tailored ultrasound propagation in microscale metamaterials via inertia design”发表于《Science Advances》上。
图1：微球设计框架和属性空间拓展。
图2：支撑-立方框架的有效刚度在中心质量设计中表现为质量与刚度的解耦。
图3：支撑-立方试验动力响应。
图4：质心设计动力特性的数值验证。
图5：悬臂谐振器设计动态特性。
图6：质心设计应用。
Rachel Sun et al. ,Tailored ultrasound propagation in microscale metamaterials via inertia design.Sci. Adv. 10,eadq6425(2024).
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq6425
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