学术前沿 | 具有声学黑洞的超材料梁能量收集

在本研究中，我们提出了一种改进的超材料梁能量收集器，采用了声学黑洞（ABH）结构。我们通过有限元仿真研究了其低频能量收集性能，并分析了各种系统参数对其性能的影响。得出的结论如下：

(1) 改进的超材料梁中的声学黑洞结构表现出能量聚焦效应，使得能量收集的电能相比于传统的超材料梁提高了6.92倍。

(2) 增加局部共振器的数量和压电片的长度可以显著提升能量收集性能。

(3) 减小声学黑洞的截断厚度可以增强其能量聚焦效应并促进能量收集，尽管这样会降低结构的强度。

(4) 延长声学黑洞的长度并增加负载电阻最初有助于提高能量收集性能，但进一步增加负载电阻会导致性能下降。此外，最佳负载电阻随着频率的变化而变化。

这些研究结果为改进超材料梁在能量收集方面的未来应用提供了宝贵的参考。