可调谐声学超材料在不同的刺激下会发生形变，因而具有优异的声波控制和操纵性能。气动作动以其低成本、响应快、易于集成等优点近年来受到人们的重视。然而，由于难以制造足够柔软的散射体并保证其密封性，气动软声学超材料的实验实现仍然是一个很大的挑战。本文设计了一种气动软声超材料，并对其带隙可调进行了实验验证。所设计的气动软声学超材料包括在空气背景下的一系列软充气橡胶腔。软声学超材料中的散射体可以通过调节气压而变形，从而打开或关闭带隙。利用数值模拟方法研究了散射体形状和方向对可调带隙的影响。此外，为了保证所设计的软声学超材料的灵活性，还引入了模块化设计。采用浇铸成型的方法制备了模块化方形散射体气动软声材料。声学实验结果与仿真结果吻合较好，表明在施加气压时能有效地调节带隙。此外，在3209.7 ~ 4639.7 Hz的最大带隙范围内，平均传输速率下降约20.2 dB。该研究为气动软声学超材料的设计和制造提供了指导，证实了利用气动驱动设计声学器件的可行性和应用潜力。
综上所述，本文提出并制备了一种新型气动软声学超材料。它是通过在空气中周期性排列具有充气腔结构的散射体来实现的。通过调节软散射体内的气压使其产生变形，最终可以控制带隙。主要研究成果如下：(1)提出了一种气动软声超材料，其声学性能可以通过调节气压来调节。
带隙的宽度随着施加压力的增加而增加。值得一提的是，由于软超弹性材料的大变形特性，可以利用它对声学超材料的带隙进行多次可逆调谐。
(2)软散射体的形状、大小和方向影响带隙的演化。与六边形和圆形散射体相比，设计的方形散射体在旋转角度为45◦时具有最宽的带隙范围[3209.7,4639.7]Hz。
(3)采用模块化设计保证了所提出的软声学超材料的灵活性。采用铸造成型的方法制备了模块化气动软声材料。
(4)声学实验结果与仿真结果基本一致。这表明气动驱动可以作为一种有效且稳健的手段来调节所设计的软声学超材料的声学性能。此外，在带隙范围内，平均传输速率下降约21.6 dB。
所提出的气动软声超材料还有一些有待改进的地方。首先，由于目前PLA材料固有的强度不足，气动软声超材料的气密性还有待进一步提高。我们相信，模块化单元胞的力学性能的提高将使气动软声超材料得到更多的实际应用。其次，我们只展示了一组厘米尺度的软腔结构。然而，所提出的设计概念可以应用于更复杂的软腔结构和各种长度尺度。尽管我们遇到了这些挑战，但这项工作为实现带隙可调的气动软声学超材料提供了一种可行的方法，在逻辑计算和声学传感器方面可能具有巨大的应用潜力。
此外，带隙产生的机理和软质材料粘弹性对带隙的影响是今后需要研究的重要问题。
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