学术前沿 | 基于连续 CFRP 复合材料制备的多功能声学和机械超材料

COMSOL 多物理场仿真技术 · 公众号 · · 2024-12-17 21:19

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实现“碳中和”的迫在眉睫的进步需要开发具有声学和机械双重特性的多孔结构，以降低能耗。然而，增强各种功能通常会导致结构重量增加，这限制了在重量敏感应用中使用此类结构的可行性。根据概述的规范，首次引入了一种新颖的结构设计，将碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料与机械和声学超材料相结合。这种创新结构具有轻质成分，具有出色的机械和声学特性。实验结果表明，通过精心的规划和制造，CFRP 复合材料结构可以实现轻质结构、高强度、卓越能量吸收和卓越弹性之间的平衡。通过引入膜和合理的腔体设计，该结构可以通过超材料的局部谐振效应和阻抗匹配机制产生低宽带降噪性能。结构隔声能力打破了传统的质量定律，产生了异常宽的隔声峰值（带宽接近 1000 Hz）。此外，该结构的吸声特性在低于 300 Hz 的频率下超过了三聚氰胺海绵，表现出卓越的低频吸声性能。所提出的结构为多功能轻量化上部结构的设计提供了新的途径