声学超表面：从设计到应用，探索波动控制的新 frontiers

自2011年Yu等人[4]发现广义斯涅尔定律以来，关于声学超表面的研究和报道已经不断涌现。超表面可被视为具有亚波长厚度的体超材料的二维等效形式。由于其超薄厚度（亚波长或深亚波长）、低损耗、易于制造和集成等特点，超表面被证明是用于波动控制的最佳候选之一。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，已在声学成像、扩散、通信、隐身和伪装等领域展现出潜在应用。

目前，人们已经提出了许多不同种类的功能基元，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，特别是针对水声或弹性波，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越来越多的关注，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，有两种不同的调节机制。第一种是机械可重构，可以通过不同的系统实现，例如流、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，可以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、可编程甚至是主动超材料，以实现声波和弹性波的自由调控。