以實(shí)現(xiàn)“碳中和”為目標(biāo)，開(kāi)發(fā)具有聲學(xué)和力學(xué)雙重優(yōu)勢(shì)的拉脹結(jié)構(gòu)，以降低能耗。然而，增強(qiáng)各種功能通常會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)重量增加，這限制了在重量敏感應(yīng)用中使用此類結(jié)構(gòu)的可行性。

圖片由SciFig設(shè)計(jì)https:///

首次引入了一種新穎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將碳纖維增強(qiáng)聚合物 （CFRP） 復(fù)合材料與機(jī)械和聲學(xué)超材料相結(jié)合。這種創(chuàng)新結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)成分，具有出色的力學(xué)和聲學(xué)特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)精心的規(guī)劃和制造，CFRP 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)、高強(qiáng)度、卓越能量吸收和卓越回彈性能之間的平衡。通過(guò)引入膜和合理的腔體設(shè)計(jì)，該結(jié)構(gòu)可以通過(guò)超材料的局部諧振效應(yīng)和阻抗匹配機(jī)制產(chǎn)生低寬帶降噪性能。結(jié)構(gòu)隔聲能力打破了傳統(tǒng)的質(zhì)量定律，產(chǎn)生了異常寬的隔聲峰值（帶寬接近 1000 Hz）。此外，該結(jié)構(gòu)的吸聲特性在低于 300 Hz 的頻率下超過(guò)了三聚氰胺海綿，表現(xiàn)出卓越的低頻吸聲性能。所提出的結(jié)構(gòu)為多功能輕量化上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了新的途徑。

研究成果以題為“Multifunctional Acoustic and Mechanical Metamaterials Prepared from Continuous CFRP Composites”作為內(nèi)封底文章發(fā)表于《Materials Horizons》上，香港理工大學(xué)李振羽以及哈爾濱工程大學(xué)李鴻澤為論文第一作者，香港理工大學(xué)胡紅教授、哈爾濱工程大學(xué)楊金水教授為論文共同通訊作者。

圖1：多功能聲學(xué)和力學(xué)超材料的設(shè)計(jì)方案。

圖2：制造過(guò)程概述。

圖3：2D/3D CFRP復(fù)合材料花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。

圖4：2D/3D全CFRP復(fù)合材料花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)的吸聲和隔聲性能。

圖5：2D/3D CFRP復(fù)合材料花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)參數(shù)化分析。

圖6：2D/3D CFRP復(fù)合材料花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)吸聲與隔聲性能研究。