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음향메타물질에 의한 광대역 제어 가능한 음향초점 및 비대칭 초점 글보기
음향메타물질에 의한 광대역 제어 가능한 음향초점 및 비대칭 초점
대표 URL https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-665X/abeb2e/meta
작성자 관리자 게시일 2021.04.12 조회수 596

중국 저장대학교의 Jianzhong Fu 교수팀은 단층 및 이중층 메타물질로 구성된 광대역 음향 초점렌즈와 비대칭 음향초점렌즈를 수치해석 및 실험으로 구현한 연구 내용을 발표하였다. 일반적으로 음향 초점 및 비대칭 초점 렌즈는 좁은 주파수 대역폭을 가지므로 응용에 많은 제한을 받고 있다. 본 연구는 적층 제조 기술을 활용한 메타렌즈 설계를 통해서 4717 Hz에서 7717 Hz까지 광대역 주파수 영역에서 음파가 집속되는 것을 보여주고 있다. 메타단위구조는 길이가 50 mm, 폭이 10 mm로 구성되었으며 내부는 다양한 패턴으로 음파의 운동을 조절하는 형태로 되어있으며, 입사파의 위상을 조절하여 투과된 위상의 중첩으로 집속시키는 평면렌즈를 기반으로 하고 있으며 메타렌즈를 두층을 활용하여 비대칭 초점을 구현하였다. 구현된 메타렌즈는 구동주파수(5717 Hz)에서 Peak Width at Half Maximum이 파장의 0.47을 보여주었으며, 메타렌즈를 변경하기 않고 4717 Hz, 6717 Hz, 7717 Hz에서도 구동하는 것을 보여주었다. 또한 이중메타렌즈 구조 이용하여 렌즈의 왼쪽에서 입사하는 음파를 집속하였지만 반대로 오른쪽에서 입사하는 음파는 집속하지 않는 비대칭 음향초점렌즈를 보여주고 있다. 본 연구는 광대역 음향 초점 및 비대칭 초점 장치를 설계하는 효율적인 방법을 제공하고 있으며, 음향 흡수 및 소음감소, 음향에너지하베스팅, 초음파 의료 및 다기능 재료 등 수많은 분야에 활용될 가능성을 보여주었다.

[담당자: 박종진(jjpark@kimm.re.kr, 7041)]

 
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