声学超表面：波动控制的新型材料

自 2011 年 Yu 等 [4] 发现广义斯涅尔定律以来，已经有一系列关于声学超表面的研究与报道。超表面也可视为具有亚波长厚度的体超材料的二维 (2D) 等效。由于超薄厚度（亚波长或深亚波长）、低损耗和易于制造、集成等特点，超表面已被证明是用于波动控制的最佳候选者之一。超表面的概念于 2011 年首次引入电磁波领域，然后推广到声学领域。超表面的各种奇特性质（例如，异常反射和折射、聚焦、波束自加速、声涡旋、散射扩散等）及在声学成像、扩散、通信、隐身和伪装等领域的潜在应用已经得到展示。

到目前为止，人们已经提出了各种各样的功能基元，例如具有卷曲空间的基元、共振基元和复合介质基元等。然而，为了提高波的调制效率，特别是对于水声或弹性波，仍然需要设计新的基元。近年来，弹性超构材料的可调或可重构引起了人们越来越多的兴趣，以实现对不同频率的自适应、波的实时主动调节以及多种功能之间的切换 [5]。通常，主要有两种不同的调节机制。第一种是机械可重构，可以由不同的系统实现，如流、固混合系统、预应力系统、折纸系统和集成元件系统；第二种是基于耦合介质的可重构，可通过使用具有多场耦合效应（如压电、磁弹性、光力、热弹性等）的智能材料来实现。根据这些不同的系统，已经设计了各种可重构、可调节、可编程，甚至主动超材料，以实现声波、弹性波的自由调控。

总之，声学超表面是一种具有巨大潜力的新型材料，已经在波动控制、声学成像、扩散、通信、隐身和伪装等领域得到了广泛应用。未来，随着新型功能基元的不断涌现和可调、可重构弹性超构材料的发展，声学超表面将会有更多的应用场景和更高的性能表现。