主要观点总结
文章介绍了一种新型多功能手性声学超材料（MCM），该材料具有高效的声波吸收性能、优异的机械性能、卓越的振动隔离与减震效果。这种超材料是基于耳蜗和DNA结构的双螺旋设计，通过3D打印技术制造出来。
关键观点总结
关键观点1: 多功能手性声学超材料（MCM）的提出
文章提出了一种新型的多功能手性声学超材料，具有声波吸收、机械性能和振动隔离等多种功能。
关键观点2: 超材料的双螺旋结构与灵感来源
该超材料的双螺旋结构灵感来自耳蜗和DNA，这种结构赋予了它出色的声学、机械、振动隔离和缓解性能。
关键观点3: 超材料的性能特点
超材料具有近乎完美的声波吸收效果，能够在结构变形范围为+25%到-25%之间保持不变的宽频吸收性能。此外，它还具有拉伸性、压缩性和恢复性等多种机械性能。
关键观点4: 超材料的制造与实验验证
这种超材料是通过3D打印技术制造出来的，并且已经通过了实验验证，包括阻抗管测试、隔振和减振测试、振动台测试等，证明了其出色的性能。
关键观点5: 超材料的应用前景
这种超材料为多径噪声控制提供了一种有前途的解决方案，并有望在噪声控制、振动隔离、低噪声工业设计等领域得到广泛应用。
正文
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声学超材料为减少低频噪声和振动提供了一条独特的路线;然而，大多数传感器的特点是其独特的功能，例如吸音或振动抑制。我们提出了一种 3D 打印的多功能手性超材料 （MCM），其双螺旋结构的灵感来自耳蜗和 DNA，具有出色的声学、机械、振动隔离和缓解性能。通过采用阻抗匹配，可以获得近乎完美的吸声效果，并在 +25% 至 -25% 的应变下始终保持在低频范围内，这已由标准阻抗管测试证实。双螺旋结构具有多种机械性能，包括可压缩性、可拉伸性和可恢复性。通过隔振和减振测试和模拟，证明了出色的 94 Hz 隔振能力和基于带隙策略的 199 至 254 Hz 之间的强弹性波衰减性能。这种 3D 打印结构为多径噪声控制提供了一种有前途的解决方案，为仿生多功能材料树立了典范。
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总之，我们从耳蜗和DNA的结构中汲取灵感，提出了一种新型多功能手性声学超材料的设计理念，该超材料具有高效的声波吸收性能、优异的机械性能、卓越的振动隔离与减震效果。该超材料提供了灵活的设计性，并且成功通过3D打印技术制造出来。
实验结果表明，设计的多功能手性超材料（MCM）在低频范围内具有近乎完美的声波吸收效果，并能够在结构变形范围为+25%到-25%之间保持不变的宽频吸收性能。其优异的声学性能得益于阻抗匹配设计和多种谐振结构的结合。
该超材料具有良好的拉伸性、压缩性、潜在能量吸收应用和恢复性。在经过20次循环压缩测试后，使用尼龙塑料材料3D打印的MCM在压缩最大应变为25%的情况下，显示出3.0 MPa的强度和30.1%的能量损耗系数。这一性能得益于螺旋结构的优势和基本材料的粘弹性特性。
最后，实验和仿真结果验证了MCM卓越的振动控制能力。振动台测试表明，MCM在94 Hz以上的频率范围内能够实现优异的振动隔离效果。MCM的色散曲线表现出方向性带隙和完整的弯曲波带隙。振动减缓测试验证了MCM的弹性波衰减能力，在199–254 Hz的低频带隙内，振动能量的最大衰减水平达到了-115 dB。通过展示MCM在不同激励频率下的振动形态，进一步阐明了其弹性波传播特性和隔离机制。
总体而言，我们提出的MCM通过三种噪声降低策略——空气传播声吸收、振动隔离和弹性波（结构传播声）衰减——减少低频噪声。如此新颖的设计可用于控制噪声、振动，并在材料变形下保持稳定的声吸收效果，从而增强现代声学结构材料的多功能应用。此外，MCM的优异性能为低噪声工业设计开辟了创新的途径，如舱内噪声减少、水下车辆、可变形飞机等。
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