声超材料和声超表面是具有特殊目标功能的人工材料，它的出现极大地拓宽了新型声学材料和声波器件的研究。基于声超材料/超表面的声学产品已经实现，如超薄的声吸收体、声聚焦、声波定向、声隐身、声全息等。吸声和隔声是声超表面的重要功能分支，具有极大的实用潜能，可能在噪声控制、建筑声学等领域产生广泛的应用。近年来，声超表面在吸收体设计方面的研究发展十分迅速，研究者提出了多种基于共振的超薄深度亚波长低频吸收体，也提出了通过耦合多重共振单元，来显著改善超表面吸收体的带宽，实现宽带的吸声体，然而这些基于声超材料和超表面的原理和思路还未在隔声领域，特别是在通风型宽带隔声中广泛使用。
近日，东南大学机械工程学院张辉教授团队和法国国家科学院Badreddine Assouar教授团队合作提出一种超薄的基于声超表面的宽带低频消声器。该工作首次提出利用微穿孔板耦合多种参数的复合波导，通过耦合共振实现低频超宽带通风型隔声。在100-1600Hz四个倍频程范围内实现了高于20dB隔声量的隔声。而整个3-D打印的超表面样品的厚度只有6.2cm，对应于最大工作波长的1/55。结构的设计可通过电力声类比的等效电路模型进行理论分析，通过对比不同的结构参数，如穿孔板孔径、中间层的厚度，最终得到优化的隔声曲线。该设计在隔声效率、带宽、通风性和样品厚度四方面具有良好的表现。该工作极大地促进了在满足通风的前提下，声超表面在低频宽带隔声的应用。该工作在工程领域和实际应用场合具有广泛的应用前景。相关研究工作发表在《Physical Review Applied》上。
文章链接：L. Shen, et al. Broadband Low-Frequency Acoustic Metamuffler. Physical Review Applied 16, 064057 (2021). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.16.064057.
