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| 編輯推薦： |
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本书系统介绍了声波波场调控中的声学超材料设计理论与方法
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| 內容簡介： |
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本书结合国内外声学超材料的研究现状和作者现有的研究成果，系统介绍了几类重要的声学超材料，即宽带声学超材料、各向异性声学超材料、声学超表面与水下声学超材料，并详细论述这些超材料的设计方法及它们在波场调控中的应用问题。 本书可供从事声学超材料与声子晶体理论研究的科技人员、有关专业高年级本科生与研究生阅读参考。
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| 關於作者： |
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任春雨，清华大学固体力学博士，授课及研究方面包括复合材料结构振动与声学、声学超材料的理论与应用、结构与声学的数值计算方法。主持多项国基金青年项目、国基金面上项目，发表SCI期刊论文20余篇，指导和培养博士生、硕士生20余名。
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| 目錄：
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第1章概论1
1.1声学超材料简介1
1.2声学超表面简介5
1.3拓扑声学简介14
1.4水下声学超材料简介18
第2章宽带声学超材料22
引言22
2.1声学超材料等效方法22
2.2宽带声学超材料设计24
2.2.1锥形迷宫超材料24
2.2.2梯度折叠空间超材料29
2.3超材料应用34
2.3.1负折射34
2.3.2定向发射37
第3章各向异性声学超材料39
引言39
3.1各向异性声学超材料等效方法39
3.2各向异性超材料设计 41
3.2.1基于层状散射体的各向异性超材料41
3.2.2基于腔通道网格的各向异性超材料45
3.3各向异性声学超材料应用 48
3.3.1定向发射设计及分析48
3.3.2定向发射实验52
第4章声学超表面60
引言60
4.1高透射声学超表面及其应用60
4.1.1空气中高透射迷宫单元设计60
4.1.2基于超表面的定向声天线设计64
4.1.3基于超表面的波束孔径调节器设计68
4.2宽带声学超表面及其应用74
4.2.1少层宽带弱色散单元理论设计74
4.2.2基于迷宫结构的空气宽带弱色散单元78
4.2.3基于超表面的宽带声波操控80
4.3双各向异性声学超表面及其应用83
4.3.1超表面操控中的法向声阻抗匹配84
4.3.2基于少层非对称超表面的无散射全角度声波操控89
4.3.3少层非对称单元中的双各向异性响应94
声学超材料与波场调控第5章声学拓扑绝缘体98
引言98
5.1二维声学拓扑绝缘体98
5.1.1四方晶格拓扑绝缘体紧束缚模型98
5.1.2四方晶格声学拓扑绝缘体105
5.2一维声学拓扑绝缘体110
5.2.1DSSH模型紧束缚模型110
5.2.2声学类DSSH波导119
5.3声学拓扑绝缘体典型应用127
5.3.1二维拓扑绝缘体的鲁棒边界态 127
5.3.2定向发射129
第6章水下声学超材料139
引言139
6.1二维水下声学超材料及其应用139
6.1.1五模超材料的结构设计及材料属性139
6.1.2异形龙伯透镜的器件设计143
6.1.3五模超材料异形龙伯透镜构造147
6.1.4水下声学定向发射功能的仿真实现150
6.1.5水下声学器件定向发射性能实验156
6.2三维水下声学超材料及其应用161
6.2.1复合面心立方声子晶体162
6.2.2离散Luneburg透镜设计165
6.2.3三维Luneburg透镜水声实验168
6.3水下声学超表面及其应用175
6.3.1水下高透射超表面175
6.3.2水下宽带声学超表面187
6.4水下声学拓扑绝缘体及其应用200
6.4.1水下四方晶格声学拓扑绝缘体设计200
6.4.2四方晶格声学拓扑绝缘体中的拓扑边界态203
6.4.3基于四方晶格声学拓扑绝缘体的水下声波定向发射206
参考文献211
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| 內容試閱：
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声学超材料是由人工微结构单元构造而成的一类新型材料（或结构），其宏观属性或性能与传统的自然材料迥然不同，而基于这种“奇异”的材料属性，人们可以对声波的传播实现更为新颖和更为灵活的调控，其效果往往是超常规的。声学超材料作为超材料的一个分支，近年来备受关注且发展迅速，其概念的提出与*初的发展都受到了电磁超材料的启发，随后大量的研究工作（例如声学超材料在水声工程中的应用研究）使其内涵更加丰富，研究工作也更具挑战性。 由于声学超材料具有丰富的物理内涵和广阔的应用前景，其研究在未来会受到越来越多的关注，本书是作者所在课题组多年来工作的总结，同时也参考了国内外该领域较新的研究进展。全书共分6章。第1章是概论，对声学超材料、声学超表面、拓扑声学以及水下声学超材料的概念进行了介绍，并对其发展进行了回顾；第2章讨论了非共振声学超材料的宽带性能问题，本章首先对超材料研究中采用的等效介质方法进行了介绍，并以此为基础讨论了锥形和梯度折叠空间型超材料的宽带高透射现象及其产生机理；第3章讨论各向异性声学超材料问题，本章介绍了各向异性声学超材料的等效方法，并讨论了基于层状散射体和腔-通道网格结构的两种各向异性声学超材料设计和应用问题；第4章讨论声学超表面问题，本章介绍了多种特殊声学超表面，相较于普通超表面，这些超表面具有高透射性能、宽带性能和大角度调控性能等；第5章讨论声学拓扑绝缘体问题，本章从紧束缚模型出发介绍了二维及一维声学拓扑绝缘体，并对其声学类比和相应的应用进行讨论；第6章讨论水下声学超材料，本章内容包括了水下二维/三维声学超材料、声学超表面以及声学拓扑绝缘体的理论和应用研究。 本书的研究工作得到了国家自然科学基金项目（11202240，11672114）的支持，本书的出版得到了华中科技大学出版基金的资助，在此表示诚挚的感谢。 此外，本书引用了作者所在课题组陶俊、周世根、缪硕等研究生的论文研究成果，在此一并感谢。 由于本人学识和实际经验有限，本书一定存在许多不妥之处，欢迎读者的批评指正。 著者2023年1月
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