黃唯純，顏士玲，李 鑫，盧明輝，李 勇，王兆宏，張燕妮，吳生提，郭宇春，范 強(qiáng)，錢斯文，張和偉0，孫亞軒，盧成緒，陳延峰

(1.南京大學(xué) 固體微結(jié)構(gòu)物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210093)(2.同濟(jì)大學(xué) 上海市特殊人工微結(jié)構(gòu)材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092)(3.西安交通大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院 電子物理與器件教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 多功能材料與結(jié)構(gòu)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710049)(4.西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院，陜西 西安 710072)(5.南京理工大學(xué) 發(fā)射動力學(xué)研究所，江蘇 南京210094)(6.株洲國創(chuàng)軌道科技有限公司，湖南 株洲 412000)(7.北京綠創(chuàng)聲學(xué)工程股份有限公司，北京 102200)(8.青島海爾智能技術(shù)研發(fā)有限公司，山東 青島 266101)(9.南京大學(xué)光聲超構(gòu)材料研究院，江蘇 南京 210093)(10.上海普信科技有限公司，上海 200335)(11.比亞迪汽車工業(yè)有限公司，廣東 深圳 518118)(12.中國科技產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)會，北京 100043)

1 前 言

工業(yè)、國防技術(shù)和生活水平的不斷進(jìn)步和發(fā)展對材料性能提出了越來越高的要求，而傳統(tǒng)材料已經(jīng)無法滿足這些需求，這就迫使人們不斷探索具有特殊性能的各種人工結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。超構(gòu)材料通過人工設(shè)計制備尺寸介于原子、分子的微觀結(jié)構(gòu)尺度與宏觀尺度之間的具有一定物理性能的功能基元，按照所設(shè)計結(jié)構(gòu)對稱性在空間的分布，來構(gòu)建具有特殊性能的微結(jié)構(gòu)材料。這類材料具有超越其功能基元、前所未有的各種物理效應(yīng)，例如負(fù)折射率、負(fù)磁導(dǎo)率、負(fù)彈性模量等。超構(gòu)材料的出現(xiàn)為電磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)和電子學(xué)等領(lǐng)域中新材料和新器件的發(fā)展提供了嶄新的研究思路，是近年來材料科學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)展。

作為超構(gòu)材料領(lǐng)域的重要分支，聲學(xué)超構(gòu)材料由功能基元和人工序構(gòu)兩個要素組成，其功能基元是已有的常規(guī)彈性材料，而人工序構(gòu)是按性能目標(biāo)設(shè)計的周期、準(zhǔn)周期和其他人工有序結(jié)構(gòu)。聲學(xué)超構(gòu)材料定義為以功能基元按照特征物理尺度上的人工序構(gòu)而構(gòu)造和制備出的性能超越基元本身的聲學(xué)、力學(xué)性能的微結(jié)構(gòu)材料。這一領(lǐng)域的突破為控制彈性波的傳播、激發(fā)和耦合提供了全新的方法[1]。

聲學(xué)超構(gòu)材料有以下幾個發(fā)展源頭，一是20世紀(jì)90年代提出的聲子晶體[2]，它來自于周期結(jié)構(gòu)中聲波傳播導(dǎo)致的能帶結(jié)構(gòu)，類比于半導(dǎo)體和光子晶體的概念，其功能基元是彈性體；二是起源于具有周期疇結(jié)構(gòu)的鐵電超晶格中壓電振動干涉增強(qiáng)的聲學(xué)超晶格[3]，以及考慮到電磁波與超晶格壓電振動耦合的離子型聲子晶體[4]，其功能基元為兩個相鄰的自發(fā)極化相反的鐵電疇；三是2000年提出的局域共振聲子晶體[5]，其功能基元為軟橡膠包裹的高密度芯體構(gòu)成的局域共振單元，周期性地分布在硬的基體中。這些新的概念和材料展示出一系列前所未有的新效應(yīng)和新現(xiàn)象，為人們按需設(shè)計和調(diào)控彈性波開辟了新的道路。

在聲學(xué)超構(gòu)材料中發(fā)現(xiàn)了一系列豐富的、超越均勻材料的新效應(yīng)和新現(xiàn)象，如能帶結(jié)構(gòu)、負(fù)折射、反常透射、聲隱身、聲波局域化、亞波長、局域共振、聲拓?fù)浣^緣體/外爾半金屬等。這些研究逐步發(fā)展成為一種研究方法或者說是范式：聲學(xué)超構(gòu)材料是以功能基元為單元，通過空間的有序結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的微結(jié)構(gòu)材料；其設(shè)計理論包括多重散射理論、平面波展開、時域有限差分理論，以及有效介質(zhì)等理論和方法；它具有超越功能基元本身的宏觀物理性能和效應(yīng)。隨著基礎(chǔ)研究的深入，關(guān)于聲學(xué)超構(gòu)材料的功能基元、有序結(jié)構(gòu)的設(shè)計與制備的新想法和思路不斷涌現(xiàn)，如有機(jī)彈性局域共振單元結(jié)構(gòu)和不同共振腔等。而隨著聲學(xué)超構(gòu)材料功能的不斷發(fā)現(xiàn)、材料設(shè)計方法的不斷完善以及制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得產(chǎn)業(yè)界同行越來越相信，聲學(xué)超構(gòu)材料在工程領(lǐng)域中有著巨大的應(yīng)用潛力和發(fā)展空間。研究人員開始將目光聚焦到聲學(xué)超構(gòu)材料的應(yīng)用探索上，如實(shí)現(xiàn)聲波與振動控制、減振降噪、聲隱身等。

隨著面向應(yīng)用的聲學(xué)超構(gòu)材料研究的不斷推進(jìn)，亟需在基礎(chǔ)科研人員與工程技術(shù)人員之間形成關(guān)于聲學(xué)超構(gòu)材料定義、功能、表征等方面的共同概念、詞匯、術(shù)語等，并逐步建立相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這一現(xiàn)實(shí)體現(xiàn)出建立聲學(xué)超構(gòu)材料名詞與術(shù)語相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的必要性與緊迫性。

本文將從聲學(xué)超構(gòu)材料定義、分類、研究方法、應(yīng)用器件等方面探討一系列有關(guān)聲學(xué)超構(gòu)材料的名詞術(shù)語的背景。最后，就建立聲學(xué)超構(gòu)材料名詞術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了建議，以供同行討論和參考。

2 聲學(xué)超構(gòu)材料的定義及分類

2.1 聲學(xué)超構(gòu)材料、聲學(xué)超材料與聲子晶體

聲學(xué)超構(gòu)材料是聲學(xué)超材料的進(jìn)一步拓展。超材料的提法始于人工電磁超材料(metamaterials)[6]，它是以雙開口環(huán)和金屬帶為單元，在空間中周期排列，從而構(gòu)成了一種同時具有負(fù)磁導(dǎo)率和負(fù)介電常數(shù)的有效介質(zhì)材料。劉正猷和沈平等于2000年發(fā)表了基于局域共振聲子晶體的工作，發(fā)現(xiàn)了有效密度為負(fù)的材料[5]。此后，類比于材料的電磁響應(yīng)超材料，經(jīng)常有學(xué)者將彈性模量或(和)有效質(zhì)量為負(fù)的人工聲學(xué)材料稱為聲學(xué)超材料[1]。而陸延青和閔乃本等于1999年發(fā)表的離子型聲子晶體也具有負(fù)的有效介電常數(shù)[4]。這幾類材料有以下3個共同的特點(diǎn)：① 具有人工設(shè)計的結(jié)構(gòu)；② 具有亞波長特征；③ 是具有反常物理性能的有效介質(zhì)。

聲子晶體[2, 7]是20世紀(jì)90年代初類比于光子晶體[8]概念提出的。它是指彈性常數(shù)和質(zhì)量密度呈現(xiàn)周期性分布并存在彈性波能帶結(jié)構(gòu)和彈性波帶隙的周期性復(fù)合結(jié)構(gòu)。聲子晶體的主要特征是具有周期性和聲子帶隙。當(dāng)彈性波的頻率位于帶隙范圍內(nèi)時，彈性波被禁止傳播。

現(xiàn)階段，有不少學(xué)者將聲子晶體與聲學(xué)超材料區(qū)分開來。但從兩者原始工作的出處來看，聲子晶體發(fā)展得更早(20世紀(jì)90年代)，而聲學(xué)超材料是構(gòu)造單元具有特殊局域共振的聲子晶體(2000年)。因此，也可以說聲學(xué)超材料是聲子晶體的發(fā)展。聲學(xué)超構(gòu)材料試圖不再細(xì)分聲子晶體、聲學(xué)超材料、離子型聲子晶體等概念，強(qiáng)調(diào)這一大類材料所具有的兩大特征：人工結(jié)構(gòu)和超越原始材料的物理性能。

聲學(xué)超構(gòu)材料是從聲學(xué)材料設(shè)計和制造新范式的角度，概括上述或其他類型的聲學(xué)材料。聲學(xué)超構(gòu)材料是指這樣一大類新材料：基于功能基元作為單元，通過人工設(shè)計制備具有空間序構(gòu)的排列來構(gòu)筑新材料。這類材料具有能夠調(diào)控彈性模量、質(zhì)量密度為正值、負(fù)值及0的超常聲學(xué)特性，并能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)波在特定范圍的完美吸收、負(fù)折射等超越基元材料本身的奇異物理特性。作者認(rèn)為，依據(jù)功能基元和人工有序結(jié)構(gòu)這些共同特征將這幾類材料統(tǒng)稱為聲學(xué)超構(gòu)材料，這對于促進(jìn)整個領(lǐng)域的相互交流、快速發(fā)展，特別是對這類材料的工程實(shí)踐是有利的。

2.2 聲學(xué)超構(gòu)材料的分類及其標(biāo)準(zhǔn)

分類是進(jìn)行系統(tǒng)研究的必要前提條件，可以依據(jù)聲學(xué)超構(gòu)材料不同的介質(zhì)屬性、作用頻段、作用機(jī)理、材料特性、結(jié)構(gòu)特性等對其進(jìn)行分類。

按照介質(zhì)屬性，即聲波傳播介質(zhì)的不同，聲學(xué)超構(gòu)材料大體可分為3類：空氣聲超構(gòu)材料[9, 10]，指用于空氣中聲波調(diào)控的聲學(xué)超構(gòu)材料；固體彈性波超構(gòu)材料，指用于固體中聲波調(diào)控的聲學(xué)超構(gòu)材料；水聲超構(gòu)材料[11-13]，指用于水中聲波調(diào)控的聲學(xué)超構(gòu)材料。

同樣地，按照其作用頻段即工作頻率可以將其分為3類：次聲聲學(xué)超構(gòu)材料[14]，即工作頻率在20 Hz以下的聲學(xué)超構(gòu)材料；超聲聲學(xué)超構(gòu)材料[15, 16]，即工作頻率在20 kHz以上的聲學(xué)超構(gòu)材料；可聽聲聲學(xué)超構(gòu)材料，即工作頻率在0.02～20 kHz范圍的聲學(xué)超構(gòu)材料。

在作用機(jī)理層面，依據(jù)聲波與材料之間相互作用的線性和非線性特性可以將其分為2類，即線性聲學(xué)超構(gòu)材料[17]和非線性聲學(xué)超構(gòu)材料[18, 19]。其中非線性聲學(xué)超構(gòu)材料較為特殊，由于其結(jié)構(gòu)中存在大量非線性元素，描述非線性聲學(xué)超構(gòu)材料彈性變形的應(yīng)力σ與應(yīng)變ε的關(guān)系都可近似為：

σ=E1ε+E2ε2+E3ε3+o(εn),n>1

(1)

其中Ei為i階模量，當(dāng)Ei非常大或結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大變形時，強(qiáng)非線性動力學(xué)效應(yīng)會使非線性聲學(xué)超材料的等效參數(shù)呈現(xiàn)出復(fù)雜的分岔,從而帶來聲波傳播特性的本質(zhì)變化。Li等[20]對具有雙負(fù)特性的超材料在強(qiáng)聲下的非線性效應(yīng)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)非線性使得負(fù)模量形成的禁帶的低頻部分變成了通帶。

按照材料特性的不同，可以把聲學(xué)超構(gòu)材料分為各向同性聲學(xué)超構(gòu)材料和各向異性聲學(xué)超構(gòu)材料兩類。如聲學(xué)斗篷就是通過引入各向異性較大的和參數(shù)極端的超構(gòu)材料，從而使得聲波繞過斗篷中隱藏的物體，實(shí)現(xiàn)聲隱身[21]。

聲學(xué)超構(gòu)材料的概念還在不斷發(fā)展和擴(kuò)展，按照結(jié)構(gòu)特性分類仍然存在可能的重復(fù)和交叉，以下只是列舉出現(xiàn)存的各種不同結(jié)構(gòu)分類，期待與讀者共同討論更為細(xì)致合理的分類標(biāo)準(zhǔn)。

(1)復(fù)合聲學(xué)超構(gòu)材料，指將具有不同聲學(xué)特性的材料混合構(gòu)建形成的聲學(xué)超構(gòu)材料，如結(jié)合傳統(tǒng)聲學(xué)多孔材料的雜化聲學(xué)超構(gòu)材料[22, 23]。

(2)可重構(gòu)聲學(xué)超構(gòu)材料，指宏觀或者微觀結(jié)構(gòu)能夠方便重構(gòu)的聲學(xué)超構(gòu)材料。例如，Bogdan-Ioan等[24]利用電控制的三端壓電薄膜作為基元構(gòu)建可重構(gòu)聲學(xué)超構(gòu)材料，該結(jié)構(gòu)可以根據(jù)應(yīng)用需要改變?nèi)肷潆娏餍盘枌?shí)現(xiàn)不同的聲學(xué)響應(yīng)特性而不用改變其空間幾何結(jié)構(gòu)。

(3)可編程聲學(xué)超構(gòu)材料，指利用邏輯基元對聲場進(jìn)行程序化調(diào)控的聲學(xué)超構(gòu)材料。例如，Tian等[25]利用1個直通道和5個分流的亥姆霍茲共振器做成一個可調(diào)亞波長功能基元來實(shí)現(xiàn)可編程的聲學(xué)超表面。

(4)微納聲學(xué)超構(gòu)材料[26]，指功能基元結(jié)構(gòu)尺度在微米或納米級的聲學(xué)超構(gòu)材料。

(5)多物理場耦合型聲學(xué)超構(gòu)材料，指利用其聲學(xué)特性調(diào)控其他物理場的聲學(xué)超構(gòu)材料。

從吸聲、隔聲、減振、抗沖擊等實(shí)際應(yīng)用功能出發(fā)，也可以對聲學(xué)超構(gòu)材料進(jìn)行分類，此處列舉比較常見的兩類：

(1)吸聲超構(gòu)材料，指能夠有效控制噪聲，且尺寸小巧的聲學(xué)超構(gòu)材料，如基于局域共振原理的共鳴腔陣列型聲學(xué)超構(gòu)材料[27]；

(2)隔聲超構(gòu)材料，指能夠突破質(zhì)量定律，有效地隔絕、隔斷、分離空氣中傳播的噪聲的聲學(xué)超構(gòu)材料。例如，Lu等[28]將偏心質(zhì)量與薄膜型聲學(xué)超構(gòu)材料結(jié)合起來，通過優(yōu)化偏心質(zhì)量的分布(如厚度、質(zhì)量、形狀、分裂數(shù)等)來提高結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)寬帶隔聲。

作者認(rèn)為，在依據(jù)不同分類標(biāo)準(zhǔn)建立的不同聲學(xué)超構(gòu)材料類型之間，如非線性聲學(xué)超構(gòu)材料與吸聲超構(gòu)材料，沒有必要做排他性的設(shè)定。聲學(xué)超構(gòu)材料具備多重屬性，同一種材料可以歸類為不同分類中的不同品種，這也正是這一領(lǐng)域的魅力與潛力所在。

3 聲學(xué)超構(gòu)材料的研究方法

3.1 理論研究方法

對聲學(xué)超構(gòu)材料的特殊物理特性的探索和研究分析依賴于有效的分析方法，包括：平面波展開法、多重散射法、有限元法、邊界元法、時域有限差分法和有效介質(zhì)理論等。

基于行程時間比的交通指數(shù)計算是指在一定的統(tǒng)計時間內(nèi)計算每個路段實(shí)際行程時間與暢通狀態(tài)下行程時間的比值，即TTI，如某路段行程時間比1.2，表示該時刻花費(fèi)的時間比暢通狀態(tài)多0.2倍，路網(wǎng)中每個路段均參與計算，加權(quán)得到全路網(wǎng)的行程時間比，有的轉(zhuǎn)換成0～10的指數(shù)，有的直接用行程時間比作為指數(shù). 路段暢通狀態(tài)下的旅行時間通常采用累積速度排序，取85%分位數(shù)作為暢通流速度. 美國德州交通研究院最早提出TTI[1-3]，國內(nèi)高德、滴滴等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在城市擁堵排名應(yīng)用較多.

(1)平面波展開法[29-31]：是研究連續(xù)周期結(jié)構(gòu)中彈性波傳播常用的算法之一，利用結(jié)構(gòu)的周期性，將彈性常數(shù)、密度等參數(shù)按照傅里葉級數(shù)展開，并與Bloch定理結(jié)合，求解特定波矢對應(yīng)的本征頻率，得到能帶。

(2)多重散射法[32]：指將入射到某個散射體上的入射波看成由外來入射波和被其他散射體所散射的散射波組成，通過推導(dǎo)單散射體的Mie散射矩陣求解特征頻率方程的方法。它的提出解決了平面波展開法在處理固體/流體系統(tǒng)中不收斂的問題。

(3)有限元法[33]：將連續(xù)的超構(gòu)材料介質(zhì)離散為有限個單元，并在給定的材料或功能基元邊界條件下，利用有限單元的近似解逼近真實(shí)物理現(xiàn)象的數(shù)值分析方法。

(4)邊界元法[34]：與有限元法在連續(xù)的介質(zhì)體域內(nèi)劃分單元不同，它只在定義域的邊界上劃分有限個單元，將邊界上的邊界積分方程定義為控制方程，通過對邊界分元插值離散，化為求解代數(shù)方程組的數(shù)值分析方法。

(5)時域有限差分法[35]：是電磁波場模擬和彈性波場模擬中常用的算法之一，通過將偏微分方程轉(zhuǎn)化為有限個差分方程，在給定激勵、初始條件和特定邊界條件下，利用差分方程推導(dǎo)出系統(tǒng)的時域響應(yīng)，從而研究聲波在其中的傳播特性。

3.2 設(shè)計思路

在聲學(xué)超構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，研究者可以通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化[37]，利用折疊[10]、層疊[38]、分布、耦合等不同設(shè)計思路，來設(shè)計功能基元，實(shí)現(xiàn)周期性、準(zhǔn)周期性、無序等不同排布形式，以及利用人工智能或機(jī)器學(xué)習(xí)方法設(shè)計聲學(xué)超構(gòu)材料。

對于聲學(xué)超構(gòu)材料應(yīng)用的不同物理場景，研究者經(jīng)常采用亞波長設(shè)計、耦合設(shè)計[39]、阻抗匹配設(shè)計[40]來實(shí)現(xiàn)不同要求的聲學(xué)超構(gòu)材料的設(shè)計與制備。

3.3 表征參數(shù)

聲學(xué)超構(gòu)材料往往具有亞波長結(jié)構(gòu)，工作頻段的聲波在其中傳播時，聲波的波長遠(yuǎn)大于其宏觀厚度。此時相鄰多個周期的聲波運(yùn)動趨于同步，結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性、聲學(xué)特性在宏觀上類似于均勻介質(zhì)，因此可以將其等效為均勻介質(zhì)。利用等效質(zhì)量密度[5]、等效體彈性模量[15]、等效折射率和等效阻抗來描述。

4 聲學(xué)超構(gòu)材料的應(yīng)用

從物理本質(zhì)上來講，聲學(xué)超構(gòu)材料通過功能基元作為基本單元，再通過空間序構(gòu)設(shè)計而成。在材料方面有更多的選擇，加上單元共振結(jié)構(gòu)和材料的非線性等，突破了傳統(tǒng)聲學(xué)材料的束縛，更結(jié)合了空間的有序結(jié)構(gòu)，這些設(shè)計自由度極大地拓展了探索聲學(xué)材料的范圍。它所具有的多種特殊物理效應(yīng)，使得人們對彈性波的控制得到了顯著的提高，在聲學(xué)、機(jī)械工程等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力和發(fā)展空間。下面簡要介紹聲學(xué)超構(gòu)材料一些常見的應(yīng)用方向及相關(guān)器件。

4.1 減振降噪

減振降噪是聲學(xué)超構(gòu)材料的主要應(yīng)用方向之一。聲學(xué)超構(gòu)材料的亞波長特性使其有利于用小尺寸材料來實(shí)現(xiàn)對低頻聲波的控制。如利用聲學(xué)超構(gòu)材料構(gòu)建消聲室，通過聲學(xué)超構(gòu)材料設(shè)計使得所有界面幾乎能有效地吸收全部入射的聲能，使得其中產(chǎn)生自由聲場的空間大為減??；超構(gòu)消聲器[41]通過在氣流管道中加入聲學(xué)超構(gòu)材料構(gòu)成的襯里，有效地降低了氣流中的噪聲；超構(gòu)阻尼器則是通過引入聲學(xué)超構(gòu)材料引起能量損耗來減小振動幅值的裝置，即減振器；超構(gòu)聲襯[42, 43]，指利用聲學(xué)超構(gòu)材料設(shè)計的具備在高速流體作用下吸聲功能的聲學(xué)器件；超構(gòu)聲學(xué)黑洞[44-46]是基于黑洞原理構(gòu)造的，具備強(qiáng)吸聲性能的聲學(xué)超構(gòu)材料空間吸聲體。

4.2 波陣面調(diào)控

利用聲學(xué)超構(gòu)材料，可以實(shí)現(xiàn)對亞波長分辨率的彈性波波陣面的調(diào)控。其主要應(yīng)用有:超構(gòu)聲學(xué)隱身[47, 48]，利用聲學(xué)超構(gòu)材料人為地構(gòu)造一個彎曲空間，使得聲波按照彈性參數(shù)形成的彎曲空間傳播，繞開隱身區(qū)域，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)聲隱身；超構(gòu)聲透鏡[49, 50]，指利用聲學(xué)超構(gòu)材料構(gòu)成的能夠?qū)?jīng)過的聲波產(chǎn)生會聚或者發(fā)散作用的聲學(xué)元件；超構(gòu)聲學(xué)濾波器，是利用基于聲學(xué)超構(gòu)材料的特定結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對特定頻段進(jìn)行聲波過濾的聲學(xué)器件；超構(gòu)波導(dǎo)，指利用聲學(xué)超構(gòu)材料設(shè)計來實(shí)現(xiàn)任意調(diào)節(jié)波傳播方向的聲學(xué)器件；超構(gòu)聲二極管[51, 52]，指利用聲學(xué)超構(gòu)材料構(gòu)成的類似電子二極管的可以對聲波實(shí)現(xiàn)整流效應(yīng)的聲學(xué)器件。

4.3 聲學(xué)超構(gòu)表面

聲學(xué)超構(gòu)表面[53, 54]是結(jié)合相控陣波場控制原理與亞波長結(jié)構(gòu)提出的新概念。通過將亞波長微結(jié)構(gòu)按照特定的空間分布排列構(gòu)成一維或者二維的表面結(jié)構(gòu)，形成特定的反射或透射波相位梯度，實(shí)現(xiàn)對波的任意折射、聚焦成像、高效表面波耦合等控制。

5 關(guān)于建立聲學(xué)超構(gòu)材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的展望

從以上簡述的一些聲學(xué)超構(gòu)材料的定義、分類、研究手段、應(yīng)用方向等內(nèi)容來看，聲學(xué)超構(gòu)材料這一領(lǐng)域已經(jīng)逐步形成了一套相關(guān)科學(xué)概念與技術(shù)體系[55]。建立聲學(xué)超構(gòu)材料的規(guī)范化名詞術(shù)語、統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的條件已經(jīng)具備。

從國際范圍看，目前并沒有明確的聲學(xué)超構(gòu)材料標(biāo)準(zhǔn)，歐盟和美國等發(fā)達(dá)國家都在初步開始針對聲學(xué)超構(gòu)材料標(biāo)準(zhǔn)的制定進(jìn)行調(diào)研工作。但是聲學(xué)超構(gòu)材料應(yīng)用仍然處于尖端程度較高、應(yīng)用范圍不廣的早期階段，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作進(jìn)展緩慢。

從國內(nèi)來看，我國超構(gòu)材料的發(fā)展與國際水平保持一致，在人工微結(jié)構(gòu)科學(xué)、電磁超構(gòu)材料、聲學(xué)超構(gòu)材料的某些領(lǐng)域具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。其中聲學(xué)超構(gòu)材料作為超構(gòu)材料領(lǐng)域內(nèi)結(jié)構(gòu)尺度較大、加工難度較低的一個門類，已經(jīng)在汽車工業(yè)、航空航天以及家電制造領(lǐng)域得到了初步驗(yàn)證與小范圍應(yīng)用。而從從事聲學(xué)超構(gòu)材料基礎(chǔ)研究和技術(shù)轉(zhuǎn)化的單位和人員數(shù)量、高水平論文發(fā)表的數(shù)量等方面看，我國都處于國際領(lǐng)先水平。多方面的優(yōu)越條件從客觀上促使著相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定與規(guī)范。此外，我國在2016 年制定并發(fā)布了全球首個超材料標(biāo)準(zhǔn)GBT32005-2016《電磁超材料術(shù)語》，對電磁超材料推廣應(yīng)用起到了積極作用，也給其他門類超構(gòu)材料的標(biāo)準(zhǔn)制定提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

憑借我國在聲學(xué)超構(gòu)材料領(lǐng)域的科研和技術(shù)優(yōu)勢，作者認(rèn)為加速聲學(xué)超構(gòu)材料行業(yè)和國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，有利于促進(jìn)聲學(xué)超構(gòu)材料的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用，有利于推動與聲學(xué)有關(guān)的各種行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級，有利于我國在這一領(lǐng)域具有更大的話語權(quán)，有利于保持既有的學(xué)術(shù)、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)勢。