A vibro-acoustic metamaterials based on single crystal PMN-PT structures and shunt circuits was de-signed to enhance the performance of transmission reduction for acoustic wave. The vibro-acoustic metamaterials composed of periodically arrayed one-dimensional single crystal PMN-PT structures exhibit unique wave propagation characteristics such as bandgap that are non-existent in the natural condition. A single crystal PMN-PT is connected to the external shunt circuit to improve the resonance performance of a single crystal PMN-PT structure. By adjusting the values of elements consisting of shunt circuit, the dynamic behaviors of single crystal PMN-PT structure could be varied. The Effect on preventing the acoustic wave propagating along a waveguide was strengthened through the performance of improved single crystal PMN-PT structure. The metamaterials system integrated with acoustic wave, piezoelectric material (single crystal PMN-PT) and electric circuit were theoretically investigated by using lumped parameter method (LPM) to verify the wave propagation characteristics of the acoustic wave. Furthermore, FEM simulations for the interaction of the three systems in the vibro-acoustic metamaterials were implemented to compare the effective admittance. The wave propagation characteristics of the vibro-acoustic metamaterials with single crystal PMN-PT structures were verified through the results of numerical analyses.
수중 도파관을 통해 진행하는 음파의 차단 성능을 향상시키기 위해 싱글 크리스탈 압전 구조체와 공진 션트 회로를 기반으로 한 진동-음향 메타물질을 개발하였다. 싱글 크리스탈 압전 구조체가 1차원 주기적으로 배열된 진동-음향 메타물질은 자연계에는 존재하지 않는 밴드갭과 같은 특이한 파동전파 특성을 가진다. 싱글 크리스탈 압전 구조체의 동적 특성을 향상시키기 위해 공진 션트 회로가 적용되었다. 공진 션트회로의 전기소자를 조절하면서 싱글 크리스탈 압전 구조체의 동적 특성을 변화시킬 수 있다. 수중 도파관을 통해 진행하는 음파의 차단 효과는 싱글 크리스탈 압전 구조체의 향상된 동적 특성으로 인해 강화된다. 음파와 싱글 크리스탈 압전재, 전기 회로가 통합된 진동-음향 메타물질에서의 음파 전파 특성을 확인하기 위해 Lumped Parameter Method(LPM)을 통해 이론적으로 확인하였다. 또한, 유효 어드미턴스와 비교하기 위해 세가지 시스템이 상호작용하는 진동-음향 메타물질에 대한 FEM 시뮬레이션이 수행되었다. 싱글 크리스탈 압전 구조체를 가지는 진동-음향 메타물질에서의 파동 전파 특성은 유효 어드미턴스와 FEM 시뮬레이션의 전달계수를 통해 확인된다.
