|作者：董睿智 王旭† 李勇††
(同济大学物理科学与工程学院 声学研究所）
本文选自《物理》2026年第4期
摘要噪声污染严重影响人居环境与人体健康，其治理长期面临物理机理与工程应用的双重挑战。传统噪声控制材料往往依赖于尺寸或质量来实现对声波的调控，这使得在追求轻薄化的同时难以实现对低频噪声的有效控制。声学超构材料通过设计亚波长的人工结构单元，突破传统材料在尺寸、重量与性能之间的固有限制，为低频噪声高效控制提供了一条新路径。文章从噪声控制的基本需求出发，系统介绍声学超构材料在吸声、隔声等方面的研究进展，重点阐述其物理机理、典型结构及独特性能，并展望该领域未来发展的关键问题与主要方向。
关键词噪声控制，声学超构材料，吸声，隔声
01
引 言
“大音希声，大象无形”，这句古老箴言道出了声音的玄妙与深远。声音是我们感知与沟通世界的重要媒介，但噪声作为“不需要的声音”，则成为影响环境舒适与人体健康的突出问题。噪声是工业文明发展的“副产品”。随着其负面影响日益凸显，自20世纪初起，各国陆续通过立法手段对其进行管控，逐步构建起噪声治理的法规体系[1]。然而，法规约束并不能完全解决噪声污染问题，这推动了技术层面的发展，“噪声控制”这 一交叉学科由此建立[2]。该学科围绕“声源—传播—接收”的全流程，主要通过阻断传播路径来实现降噪。对于声波传输而言，其透射、吸收和反射基于能量守恒满足关系：T(透射)=1-A(吸收)-R(反射)。可见，吸声与隔声是噪声控制的关键手段。然而，传统材料在低频噪声控制中面临较大限制：吸声材料的有效厚度通常需与声波波长相当，使得吸收波长较长的低频声所需材料往往过厚；均质隔声材料的隔声性能受“质量定律”支配，即隔声量随质量面密度增加而提升，因而要实现良好低频隔声往往导致材料过重。可见，传统吸声材料和隔声材料在低频噪声控制中都存在各自局限，使得这些材料在小型化与轻量化的噪声控制应用场景中面临严峻挑战。
近年来，声学超构材料的兴起为突破上述瓶 颈提供了新思路[3]。声学超构材料由人工设计的、 具有特定声学响应的亚波长结构单元按有序构型排列而成。通过调节超构材料单元的几何参数与空间排布，可使其呈现负等效质量密度、负等效 弹性模量等超越常规材料的声学参数[4，5]，从而实现对声波传播行为的灵活调控。研究表明，基于局域共振等机理的声学超构材料[4]能够在远小于波长的尺度下实现对低频声波的高效调控，这为发展轻质、薄型的低频噪声控制材料开辟了新途径。 目前，国内外团队针对实际噪声的控制需求，设计并实现了涵盖吸声、隔声等功能的多种声学超构材料[6—10]，展现了其在噪声控制领域的重要应用潜力。
本文结合噪声控制的实际需求，综述了声学超构材料的前沿进展。首先，阐述该类材料的基础概念与物理机制；进而，围绕吸声与隔声这两大噪声控制手段，系统梳理相关超构材料的典型设计、工作机理与性能表现；在此基础上，进一步介绍气流环境下的噪声控制超构材料，涵盖适用于低流速环境的通风隔声超构材料与适用于高流速环境的超构声衬；最后，总结该领域当前面临的主要挑战，并对其未来发展趋势进行展望。
02
声学超构材料
声波调控技术早期主要依赖于天然材料的固有特性。近年来，固体物理中的能带理论为声学研究者带来了启示。如晶体中周期性势场对电子运动的调制，周期性排列的人工结构也可与声波相互作用，形成声波传播的能带及带隙，由此催生了声子晶体这一概念[11]。然而，声子晶体的带隙主要源于布拉格散射机制，要求其晶格常数必须与声波波长相当。这导致在可听声频段(尤其是低频段)所需的结构尺寸过大，从而严重限制了其实际应用。
声学超构材料的出现突破了上述尺寸瓶颈，其关键在于利用“局域共振”机制——通过设计亚波长甚至深亚波长尺度的结构单元并按序排列，使声波与材料在远小于波长的尺度内发生强烈相互作用。这类具有介观尺度复杂结构的声学超构材料可以从宏观上被视为等效均匀材料[4，5]。此时，材料的声学特性可由动态等效质量密度、动态等效体积模量之类等效参数来描述。局域共振的引入，使得这些等效参数能够突破自然材料的物性范围，在特定频段呈现负值、零值等非常规状态，从而为声波操控提供了全新手段。例如，Liu等人利用硅橡胶包覆铅球构成的局域共振单元，首次在实验中观测到负等效质量密度，从而成功构建了低频声波带隙[4]。这标志着声学超构材料可实现“以小控大”，即用深亚波长结构调控大波长低频声波，由此克服了声子晶体在低频应用中结构庞大的缺点。
尽管如此，三维的声学超构材料整体体积仍然偏大。为此，研究人员进一步提出了声学超构表面[12]。声学超构表面是一种二维的超构材料，通常由单层或少数几层超构单元组成，从而在厚度上实现数量级的压缩(图1)，结构的紧凑性与集成度得以大幅提升。过去十年间，声学超构表面凭借其出色的声波调控能力迅速成为研究前沿。它不仅在异常声透射/反射控制、声学全息成像等多个方面展现出超越传统方法的突出性能[3，12]，更在噪声控制领域显现出广阔的应用前景[6—10]。
图1 两种典型的声学超构材料示意图：具有负等效密度的三维声学超构材料以及具有逆反射功能的二维声学超构表面
03
吸声超构材料
在噪声控制中，吸声材料通过热传导与粘滞效应将声能转化为热能。传统吸声材料主要包括多孔材料[13]和微穿孔板[14]。玻璃棉、三聚氰胺泡沫等多孔材料依靠内部大量相互联通的微小孔洞来增大声波与材料的接触面积。声波在其中传播时，能量通过粘滞与热传导效应得以有效耗散。然而，多孔材料的低频吸声性能强烈依赖于厚度，往往需要与低频声波波长相当的尺寸，才能实现有效吸声。微穿孔板则利用板上微孔与背后空腔构成共振系统，可在特定频率实现高效吸声，但其低频吸声同样受限于背腔深度，为实现低频降噪仍需较大结构厚度。因此，发展轻薄高效的吸声材料和结构一直是该领域的关键挑战。吸声超构材料的出现为上述难题提供了突破途径。它基于人工设计的深亚波长共振单元，能在厚度远小于波长的条件下，于目标频段实现接近完美的吸声效果(即吸声系数趋近于1)，从而在低频噪声控制领域展现出巨大潜力。
3.1 低频吸声超构材料
为突破传统材料的低频吸声局限，研究者提出了一系列共振型低频吸声超构材料[15—21]。其中以薄膜共振型[15，16]、卷曲法布里—珀罗共振型[17—20]和内嵌管式亥姆霍兹共振型[21]最具代表性，如图2所示。这三类吸声超构材料的低频吸声性能优于等同厚度下的传统多孔材料和微穿孔板结构。例如，Ma等人设计了一种带质量块的薄膜共振吸声体，在152 Hz处实现了吸声系数大于0.99的强吸收峰(声能量吸收大于99%)，而其厚度仅为波长的1/133[16]。Li等人结合卷曲法布里—珀罗共振腔与穿孔板，构建了厚度仅为波长1/233的高效吸声体[17]。另一方面，Huang等人提出的内嵌管式设计可将传统亥姆霍兹共振器的厚度压缩至波长的1/50左右[21]。这种设计可在保持吸声体外部几何与峰值吸声系数不变的同时，通过调整内嵌管的长度灵活调节吸声频带。
图2 共振型吸声超构单元示意图
这些工作表明，通过深亚波长共振单元的精巧设计，可在保持结构极度轻薄的同时实现低频噪声的高效吸收。上述设计适用于发动机、变压器等产生的单频或窄带噪声问题。鉴于实际环境噪声普遍具有宽频特性，发展兼具轻薄化与宽频吸收能力的声学超构材料已成为该领域应对现实挑战的核心研究方向。
3.2 吸收因果律约束及宽带吸声超构材料
在探索宽带吸声超构材料之前，需要先提及吸声领域的关键科学问题：吸声超构材料是否存在性能极限？其吸声性能极限又受何约束？研究指出，传统被动吸声结构作为线性时不变系统，若将吸声系数视作其系统响应函数，在结构底部为刚性边界的条件下，其吸声系数必须满足严格的因果律约束[22]。经理论推导，该因果关系约束在复波数平面上可表达为
其中，ϕ为吸声体内部的空气体积分数，Lmin为因果约束要求的最小结构厚度，λ为声波波长，γ为比热比。需要指出，不仅是共振吸声结构，多孔材料的吸声性能同样受该因果律的约束。如上式所示，该约束在数学上体现为一个厚度极限Lmin，其与材料的吸声谱α(λ)紧密相关。这意味着，在有限的结构厚度内追求宽频吸收，本质上是让吸声谱尽可能逼近因果律所允许的理论极限。
为实现这一目标，研究人员提出了多种策略。最直观的是集成多个不同谐振频率的吸声单元，通过共振峰“拼接”来拓宽吸收频带。例如，Yang等人将16个不同频段的卷曲法布里—珀罗共振单元进行组合，并在其表面覆盖一层多孔材料用于阻尼调制，由此构建了一个整体厚度接近因果律极限的宽带吸声体(图3(a))[23]。不同于这一策略，Huang等人提出了“非完美单元耦合”机制，利用多个弱共振吸收单元的协同作用实现了优异的宽带吸收效果(图3(b))[24]。这些研究使吸声超构材料的设计思路从依赖各个单元的完美共振吸收(α≈1)转向了利用单元间的耦合效应。
图3 宽带吸声超构材料 (a)由16个卷曲通道构成的超构吸声体[23]，其结构顶部覆盖的多孔材料能够有效调节系统声阻，进而使吸声系数曲线更加平滑。右侧展示了耦合共振结构(蓝色)、厚度为3 mm的多孔材料(绿色)以及覆盖3 mm多孔材料的耦合共振结构(红色)的吸声谱；(b)由25个弱吸声单元构成的超构吸声体[24]，右侧彩色线条代表25个单一腔体的吸收系数(呈现弱吸声状态)，绿色填充线代表整体吸声系数(呈现近完美吸声状态)
进一步，Zhou等人通过协同串联与并联耦合，使单个结构单元具备多阶共振模态；通过结合“过阻尼”、“降低冗余响应”等设计准则，实现了吸声超构材料宽带性能的显著提升(图4(a))[25]。近期，Wang等人在此基础上，利用“品质因子加权模态密度”的设计理念更是实现了从100 Hz到12800 Hz、跨越7个倍频程的近完美宽带声吸收(图4(b))[26]。值得注意的是，吸声因果律约束[23]通常基于声波绝热传播假设，但实际结构中，流体—固体界面处的无滑移边界条件会引发速度与温度梯度，进而形成粘性和热边界层。Ge等人分析了不同热力学过程在声传播中的作用，提出了一种基于等温过程的因果关系视角[22]。研究发现吸声结构的厚度极限在该框架下小于传统绝热假设，有望为突破现有理论限制提供新的思路。除此之外，吸声因果律的研究往往基于单端口系统假设，导致其对偶对称性常被忽视。为解决这一问题，Qu等人研究了双端口谐振器的反射与透射特性，定义了广义因果约束，确认了对称性与散射因果律的内在联系[27]。这些工作共同完善了吸声超构材料的理论体系。
图4 宽带吸声超构材料 (a)由36个多阶共振单元构成的超构吸声体[25]，右侧给出了其对应阶数的相对带宽和整体吸声系数。该系统在320—6400 Hz频率范围内表现出近完美声吸收特性；(b)基于“品质因子加权模态密度”准则设计的超构吸声体[26]，右侧展示了其共振阶数、品质因子以及系统的吸声系数
总之，研究者通过深亚波长共振结构设计，突破了传统材料在低频吸声中“厚度换性能”的固有限制，成功实现了兼具轻薄与高性能的吸声超构材料。从窄带完美吸声到因果律约束下的极限宽带声吸收，该领域已建立起较为清晰的理论框架与设计方法，为面向实际复杂噪声环境的吸声器件开发奠定了重要基础。
04
隔声超构材料
在噪声控制中，隔声材料通过阻断声传播路径来降低透射声。传统匀质隔声材料的性能受质量定律支配：隔声量(即传声损失)随频率和材料质量面密度增加而提升，频率或面密度每提高一倍，隔声量提高约6 dB(透射声能约为初始值的25%)。质量定律表明，轻薄结构的低频隔声效果较差。要改善低频隔声，往往需要使用厚重的材料，这与轻薄化的工程需求形成矛盾。基于布拉格散射机制的声子晶体虽能在特定频段形成隔声带隙，但其晶格尺寸需与声波波长相当，在低频段仍面临体积过大的问题。因此，发展具备高效低频隔声的新型轻薄材料，成为该领域的重要研究方向。
4.1 单频隔声超构材料
隔声超构材料[6]的设计目标是在特定频段内实现显著高于质量定律的隔声量。根据基本结构形式，此类材料主要包含薄膜型[28]与薄板型[29]两种(图5)。薄膜型超构材料通常极为轻薄，但往往需要对薄膜施加预应力，因而面临耐久性的挑战。薄板型结构则依赖薄板的振动模态，其在保持一定刚度的同时更易于工程实现与集成。
图5 典型隔声超构材料示意图
另一方面，从工作机理来看，典型隔声超构材料主要基于两种核心机制：辐射相位干涉[30]与表面振动抑制[31](图5)。辐射相位干涉机制依赖于结构表面不同区域的反相振动(此时结构处于反共振模式)，这使得透射声波在远场实现干涉抵消，从而形成高隔声峰。例如，Varanasi等人提出了一种由薄板与格栅框架构成的超构材料，该材料实现了在特定低频段内隔声量相对于质量定律曲线的显著提升[30]。表面振动抑制机制则是通过在基板(如薄板)上附加局域共振子单元(如弹簧振子)来实现。这些子单元作为微型吸振器，在谐振频率附近高效吸收基板的振动能量，从而降低声波向透射端的辐射。例如，Xiao等人通过在薄板上周期性地布置共振子单元并将其谐振频率调谐至特定的低频段，实现了该频段内隔声量的有效提升[31]。
尽管基于上述机理的隔声设计能在低频实现高于质量定律预测的隔声量，但其有效频带通常较窄，属于窄带隔声超构材料。同时，对于典型隔声超构材料，反共振频率附近通常会伴随着共振频率。此时薄膜/薄板强烈振动会带来隔声低谷，导致其效果反而逊于质量定律所描述的传统 均质材料。因此，拓展工作频带、实现宽带高效隔声成为该领域研究的关键。
4.2 宽带隔声超构材料
为实现低频宽带隔声，研究者初期借鉴了宽带吸声材料设计中多单元并联的思路。具体做法包括在单层结构上集成多个不同谐振频率的共振子单元[32]，或在超构材料的基板上引入不同质量块[33]。这类方法虽能一定程度上拓宽隔声频带，但由于共振与干涉机制导致的能量重新分配特性，其隔声峰值往往被压低，整体宽带隔声增强效果有限。
图6 宽带隔声超构材料 (a)夹层中构建有亥姆霍兹共振腔(HR)的双层超构材料的示意图、实物照片以及传声损失曲线[34]。由于引入了共振腔体，该系统在200—600 Hz频率范围内的传递损失得到有效增强；(b)中间层添加多孔材料的双层超构材料的示意图，以及其在扩散场条件下传声损失曲线[35]。数据显示，多孔材料与双层结构协同作用，使系统在248—1624 Hz频率范围内，相较于等质量面密度的质量定律结果，传递损失得到有效提升
与“并联”思路相比，“串联”的设计理念在拓宽隔声频带方面展现出更大潜力。经典的双层墙结构正是这一理念的典型代表，它利用中间空气层和两层墙板的串联实现“1+1>2”的隔声效果提升。类似地，研究者将这种理念应用于隔声超构材料设计之中，由此构建了多层复合超构材料。例如，Langfeldt等人在双层板之间的空气夹层中嵌入亥姆霍兹共振腔，并通过激发和调控夹层内的特定声学模态，显著提升了结构在目标低频段的隔声性能(图6(a))[34]。Wang等人则通过将双层板与多孔吸声材料层结合，构建了带有声学耗散内衬的复合隔声结构，该设计不仅在248—1624 Hz的低频宽带范围内隔声量相较于质量定律有明显提升，同时在高频段也保持了优异的隔声性能(图6(b))[35]。这类基于多层串联的复合超构材料设计，为发展兼具轻质特性与宽频性能的新型隔声结构提供了有效方案。
隔声超构材料通过采用新颖物理机制，在轻薄型条件下实现了特定频段内隔声量的提升，为低频噪声隔绝提供了一种轻薄高效的解决方案。当前，隔声超构材料的研究重点正从单一机理、窄带设计向多机理融合、多层复合设计的方向发展。未来，通过结合“串联”的隔声理念与超构材料的定制化结构设计，有望进一步发展出兼具轻薄化与高效宽带性能的新一代隔声结构。
05
面向气流环境的噪声控制超构材料
城市化与工业化的交织发展使得噪声污染日益严峻，对其控制的需求趋于多元。这一发展趋势对下一代噪声控制材料与结构提出了新的、更高的要求。例如，传统隔声措施(声屏障、隔声窗等)在隔绝噪声的同时也阻断了空气流通；而绿色建筑设计则面临着自然通风和外界噪声隔绝的双重需求。又比如，现有吸声结构设计往往针对静态环境，然而在航空发动机、通风系统中，气流(特别是高速气流)的存在会显著改变声传播特性，甚至破坏传统多孔或共振吸声材料的原本性能。因此，发展能在气流条件下保持高效声学性能并兼具通风功能的新型噪声控制材料，成为当前噪声控制领域的关键需求之一。以下将分别介绍两类代表性技术：面向低速通风条件的通风隔声超构材料[8，9]，以及面向高速气流环境的超构声衬[36]。
5.1 通风隔声超构材料
通风隔声超构材料是一种兼具自然通风和噪声隔绝的特殊隔声结构[8，9]。不同于传统通风隔声窗依赖双层玻璃间曲折的气流通道“过滤”噪声(该方法流阻大，因而存在通风效率低的问题)，通风隔声超构材料是一种开放式超构表面，允许气流直接、顺畅地通过。其利用周期性排列的局域共振单元对特定频段声波进行高效反射或吸收，从而抑制声波透射。典型的通风隔声超构材料根据机理可分为局域共振型与干涉型两类[9]。局域共振型超构单元通常为带有旁支共振结构的通风通道，其利用旁支共振单元的吸声或反射实现声透射隔绝；干涉型则利用其单元内不同组成部分的声程差，使声波在透射端发生相消干涉。然而，这两种机理往往仅在窄带内起效，导致早期的通风隔声超构材料与吸声或隔声超构材料一样，都存在工作带宽不足的问题。为此，研究人员发展了多共振单元耦合、非局域设计等拓宽隔声频带的策略[37—43]。例如，对于干涉型通风隔声超构材料，Sun等人[38]及后续研究[39]基于螺旋构型实现了持续声波干涉相消，在610—1120 Hz频段内展现出高效隔声性能(图7(a))；对于局域共振型，Dong等人通过耦合多个法布里—珀罗共振腔，利用吸收和反射的协同作用在650—2000 Hz范围内实现了有效隔声(图7(b))[40]。这些研究成果可为建筑及设备的常规通风系统提供高效的被动式通风隔声方案。相较于有源噪声控制，该方案无需消耗额外能源，为实现“通风且安静”的绿色人居环境奠定了技术基础。
图7 宽带通风隔声超构材料 (a)干涉型超构材料的示意图、单元结构及其传声损失情况[39]：该结构由中心通风通道和螺旋通道组成，在610—1120 Hz的频率范围内，能够实现声传递损失大于10 dB的有效隔声；(b)局域共振型超构材料的示意图、单元结构及其声能透射系数情况[40]：该结构由中心通风通道和旁支的64个共振腔体组成，在650—2000 Hz的频率范围内，能够实现声功率传输系数小于0.1(即声传递损失大于10 dB)的有效隔声
5.2 超构声衬
声衬是一种紧贴于管道或腔体壁面安装的噪声控制材料，其典型应用包括航空发动机消声短舱、通风排气系统等[36]。航空发动机在高速气流环境下的噪声往往呈现低频、宽频、高声压级及多模态传播等复杂特征，对传统噪声控制措施构成了严峻挑战。基于多孔材料或微穿孔板的传统声衬存在明显局限：多孔材料的环境适应性差、在复杂条件下易失效，而微穿孔板仅对窄带噪声有效。超构声衬基于深亚波长共振单元阵列，利用多重耦合共振机制，在有限厚度内实现宽频吸声，并表现出优于传统声衬的气流鲁棒性[44，45]。例如，Huang等人提出了一种由微穿孔板和内插管式亥姆霍兹共振器组合的阵列结构[45]。基于单元间非局域耦合实现的宽带阻抗调制效果，该结构能在0.6马赫(约200 m/s)的高速掠射流下，于800—3200 Hz频段维持近20 dB的平均插入损失(图8)。而针对高声强下的有流工况，Wu等人提出了一种由穿孔板与卷曲式法布里—珀罗通道组合而成的超构声衬[43]。实验表明，该结构在无流及30—98 m/s掠射流、90—130 dB入射声压级的宽泛条件下，在500—3000 Hz的宽带范围内均能保持高达0.9的吸声系数。目前，超构声衬在高速、高温等极端服役环境下展现出较传统声衬更加优秀的综合性能。然而，真实复杂流场及宽温域下的长效稳定性仍是制约其工程应用的关键瓶颈，相关机理认知与验证体系亟待进一步完善。
图8 基于内插管式亥姆霍兹共振器的超构声衬[45] (a)结构示意图；(b)在1600 Hz时，不同掠射流速下侧壁带有超构声衬的流管内部的声压幅值分布情况。可以看出，在不同流速下，流管下游均保持低声压状态；(c)流速为60 m/s时超构声衬的传声损失谱线，该系统在800—3000 Hz频率范围内维持近20 dB的平均插入损失
06
总结与展望
声学超构材料通过对亚波长单元结构的精细设计，实现了声学性能“定制化”的灵活调控，从而在噪声控制领域展现出重要的应用潜力。随着技术发展与实际需求的深入，声学超构材料在噪声控制领域的机遇与挑战并存。在此背景下，本文列举了未来研究值得关注的几个方向。
(1)目前，吸声超构材料已形成以因果律为核心的理论框架，而隔声超构材料尚缺乏与之对应的普适性理论。虽然传统质量定律可为匀质材料的隔声性能提供基础解释，但其难以准确描述具有非均匀、周期性等特征的超构材料。未来需从质量定律的物理本质出发，发展适用于隔声超构材料的因果律或等效理论，为其逆向设计与性能优化提供明确的物理边界。
(2)噪声控制超构材料往往由复杂的多个共振单元耦合而成，同时还较多涉及到声—固—流等多物理场耦合，理论上难以建立精确的解析模型，而依赖有限元仿真的传统优化方法耗时耗力。机器学习方法能够从现有数据中挖掘设计规律，显著提升声学结构的设计效率与性能预测能力。未来可进一步开发适用于复杂构型与多目标优化的智能算法，实现高效、精准的超构材料逆向设计。
(3)主动噪声控制技术与被动噪声控制材料的融合，是突破现有噪声控制瓶颈的手段之一。鉴于超构材料和传统材料各自在中低频和高频噪声抑制上的高效性，以及主动控制在低频降噪上的不可替代性，三者的互补可实现全频段的覆盖。一方面，利用超构材料和传统材料作为被动基座预处理中高频噪声，以降低主动系统负荷；另一方面，通过功能化设计将主动模块集成为主动执行器，借助精准声场调控提升控制精度。这种融合有望为复杂噪声环境提供系统的解决方案。
(4)噪声控制超构材料的制造正经历从实验室精密加工向规模化工业生产的转型。当前，3D打印等增材制造技术为复杂亚波长结构的精准构筑提供了关键支撑，然而成本控制与批量制备仍是其产业化的核心瓶颈。构建模块化与标准化生产模式将成为推动声学超构材料大规模应用的关键。
(5)未来噪声控制超构材料的应用将侧重于提升极端环境适应性以及功能集成化。在航空航天及高速轨道交通领域，针对高温、高马赫数流场及强振动环境，开发兼具结构承载能力与宽频降噪性能的轻质超构材料是研究趋势。在手机、VR眼镜等紧凑型电子设备设计中，微型化与功能集成化将成为紧凑空间下噪声控制的必然选择。
(6)未来研究中还应推动噪声控制材料与景观设计的融合，将其作为声景构建的核心要素。探索超构材料的频率选择特性：使其在高效屏蔽交通低频噪声的同时，保留鸟鸣、流水等中高频自然声的传播。这种“选择性降噪”策略不仅能解决传统隔声带来的封闭感，还能将降噪设施转化为兼具美学价值的景观装置，从而在保障声环境安全的基础上，显著提升人居环境的声舒适度与生态感知。
总之，声学超构材料的研究正处于从原理突破迈向工程化、实用化的重要阶段。随着对其物理机理的持续探索、设计手段的不断革新以及多学科交叉融合的日益深入，声学超构材料有望在噪声控制领域发挥更重要的作用，为支撑“宁静中国”建设，营造健康、舒适、宁静的声环境提供关键技术支撑。
参考文献
[1] Lang W W. Noise Control Eng. J.，2001，49：155
[2] 田静，蒋伟康，邵斌 等. 科学通报，2023，68：2589
[3] 李勇. 物理，2017，46：721
[4] Liu Z，Zhang X，Mao Y et al. Science，2000，289：1734
[5] Li J，Chan C T. Phys. Rev. E，2004，70：055602(R)
[6] 肖勇，王洋，赵宏刚 等. 机械工程学报，2023，59：277
[7] 周志凌，王能银，陆彤玮 等. 科学通报，2025，70：1736
[8] 刘晨凯，刘晓宙，赖耘. 科学通报，2025，70：1750
[9] Dong R，Sun M，Mo F et al. J. Phys. D-Appl. Phys.，2021，54：403002
[10] Huang S，Li Y，Zhu J et al. Phys. Rev. Appl.，2023，20：010501
[11] Sigalas M M，Economou E N. J. Sound Vib.，1992，158：377
[12] Wang X，Dong R，Li Y et al. Rep. Prog. Phys.，2023，86：116501
[13] Delany M E，Bazley E N. Appl. Acoust.，1970，3：105
[14] Maa D Y. J. Acoust. Soc. Am.，1998，104：2861
[15] Yang M，Meng C，Fu C et al. Appl. Phys. Lett.，2015，107：104104
[16] Ma G，Yang M，Xiao S et al. Nat. Mater.，2014，13：873
[17] Li Y，Assouar B M. Appl. Phys. Lett.，2016，108：063502
[18] Huang S，Fang X，Wang X et al. Appl. Phys. Lett.，2018，113：233501
[19] Guo J，Zhang X，Fang Y et al. Int. J. Mech. Sci.，2022，213：106872
[20] Cai X，Guo Q，Hu G et al. Appl. Phys. Lett.，2014，105：121901
[21] Huang S，Fang X，Wang X et al. J. Acoust. Soc. Am.，2019，145：254
[22] Ge C，Wang N，Wang X et al. Phys. Rev. Lett.，2025，134：237001
[23] Yang M，Chen S，Fu C et al. Mater. Horiz.，2017，4：673
[24] Huang S，Zhou Z，Li D et al. Sci. Bull.，2020，65：373
[25] Zhou Z，Huang S，Li D et al. Natl. Sci. Rev.，2022，9：nwab171
[26] Wang N，Huang S，Zhou Z et al. Natl. Sci. Rev.，2025，12：nwaf199
[27] Qu S，Yang M，Huang S et al. Nat. Commun.，2025，16：10749
[28] Yang M，Ma G，Yang Z et al. Phys. Rev. Lett.，2013，110：134301
[29] Xiao Y，Wen J，Wen X. J. Sound Vib.，2012，331：5408
[30] Varanasi S，Bolton J S，Siegmund T H et al. Appl. Acoust.，2013，74：485
[31] Van B L，Claeys C，Deckers E. et al. J. Sound Vib.，2019，461：114909
[32] Wang X，Chen Y，Zhou G et al. J. Sound Vib.，2019，459：114867
[33] Langfeldt F，Gleine W. J. Acoust. Soc. Am.，2020，148：1304
[34] Langfeldt F，Hoppen H，Gleine W. J. Sound Vib.，2020，476：115309
[35] Wang S，Xiao Y，Guo J et al. Appl. Phys. Lett.，2021，119：084103
[36] Ma X Q，Su Z T. Sci. China Technol. Sci.，2020，63：2491
[37] Zhu Y，Dong R，Mao D et al. Phys. Rev. Appl.，2023，19：014067
[38] Sun M，Fang X，Mao D et al. Phys. Rev. Appl.，2020，13：044028
[39] Dong R，Mao D，Zhu Y et al. Appl. Phys. Lett.，2021，119：263505
[40] Dong R，Mao D，Wang X et al. Phys. Rev. Appl.，2021，15：024044
[41] Xu Z X，Qiu W J，Cheng Z Q et al. Phys. Rev. Appl.，2024，21：044049
[42] Xu Z X，Zheng B，Yang J et al. Phys. Rev. Appl.，2021，16(4)：044020
[43] Yang J，Lee J S，Lee H R et al. Appl. Phys. Lett.，2018，112：091901
[44] Wu F，Ju Z，Geng Z et al. AIP Adv.，2022，12：085109
[45] Huang S，Zhou E，Huang Z et al. Appl. Phys. Lett.，2021，118：063504
（参考文献可上下滑动查看）
声学超材料专题
1
2
3
4
5
欢迎订阅2026年《物理》杂志
《物理》是由中国科学院物理研究所和中国物理学会主办的权威物理类中文科普期刊，注重学科性与科普性相结合，秉承“轻松阅读，享受物理”的办刊理念，集学科大家之力，追踪物理学成果，服务物理学领域，促进学科交叉，让科学变得通俗易懂。已成为我国众多物理专业的大学生、研究生、物理学家案头常读的刊物之一。
(期刊订阅)
订阅方式：编辑部直接订阅优惠价240元/年，全国包邮。
方式1微信订阅
在“物理所财务处”微信公众号缴费，操作如下：公号下方“业务办理”-“订刊费”-收费部门“《物理》编辑部”，之后填写相应信息。如有问题，可添加编辑微信咨询：18627635857。
(注：仅针对需要对公开电子发票的读者，且务必提供正确的单位名称和单位税号)
方式2银行汇款
开户行：中国农业银行北京科院南路支行
户 名：中国科学院物理研究所
帐 号：11250101040005699
（注：请注明“《物理》编辑部”，汇款成功后请及时联系编辑部登记邮寄地址）
编辑部联系方式：
咨询电话：010-82649277；82649029
Email：physics@iphy.ac.cn
(赠阅活动)
为答谢广大读者长期以来的关爱和支持，《物理》编辑部特推出优惠订阅活动：凡直接向编辑部连续订阅2年《物理》杂志，将获赠《岁月有情- <物理> 50周年纪念本》。内有自1972年至2022年《物理》发表的50篇精选文章信息，扫描对应的二维码，可重温经典之作，感悟物理科学的真谛，领略学科大家的风采。希望读者们爱上《物理》!
热门跟贴