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투과파 조절을 위한 물고기 뼈 형상의 다기능 스위쳐블 탄성 메타서페이스
대표 URL https://doi.org/10.1016/j.jsv.2019.115168
작성자 관리자 게시일 2020.11.13 조회수 56

투과파 조절을 위한 물고기 뼈 형상의 다기능 스위쳐블 탄성 메타서페이스

 

단위구조를 면 위에 주기적으로 배열하여 파장대비 매우 얇은 인공 구조인 탄성 메타서페이스는 경계면에서 반사, 투과되는 파를 효과적으로 제어할 수 있다. 베이징 자오 통 대학의 A-Li Chen 교수 연구팀은 투과파의 위상을 조절하여 수직 입사된 파의 진행방향을 바꾸는 나사-너트를 배열한 물고기 뼈 형상의 메타서페이스를 제안했다. 제안된 메타구조는 기본 평판 양측에 너트가 나사에 결합된 기본구조를 입사면에 수직하게 배열하여 단위구조를 만들고 해당 단위구조를 경계면에 평행하게 배열한 파장대비 매우 얇은 메타서페이스이다. 연구팀은 먼저 단위구조 내 너트가 나사에 결합된 깊이에 따른 투과파의 위상과 투과도를 이론, 수치해석, 실험을 통해 비교 확인하였다. 결과로 너트의 결합 깊이를 조절하여 중심주파수(10.6 kHz)에서 70퍼 이상의 투과도로 위상을 0부터 2π 까지 전영역에 걸쳐 조절할 수 있고 이를 통해 위상속도 역시 조절 가능한 것을 확인하였다. 단위구조의 기초 연구와 스넬의 법칙을 토대로 연구팀은 경계면에서의 위치 별 위상을 설계하여 투과파를 특정 위치로 집중시키거나 빔구조의 셀프 밴딩을 유도하는 등, 제안된 메타서페이스의 다기능성을 수치해석을 통해 확인하였다. 소개된 연구는 투과파의 집중을 통한 효율성 향상을 필요로 하는 응용분야에서 효과적인 파동제어가 가능한 기술이 될 것으로 기대된다.

 

출처: Yuan, S. M., Chen, A. L., & Wang, Y. S. (2020). Switchable multifunctional fish-bone elastic metasurface for transmitted plate wave modulation. Journal of Sound and Vibration470, 115168.

[담당자: 이재화(jaehwalee@kimm.re.kr, 7462)]

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