Developing mathematics of new composites of metamaterials

新型超材料复合材料的数学发展

基本信息

  • 批准号:
    EP/W018381/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10.1万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2022 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

According to the World Health Organisation and the European Commission, at least 100 million people are affected and 1.6 million healthy years of life are lost every year in Europe due to environmental noise. We aim to reduce the burden of noise pollution by developing new panels made of special materials (metamaterials) combined together. Acoustic metamaterials are a prime example of a new technology that is designed in collaboration between the mathematical, physical and material sciences. Metamaterials are engineered materials which exhibit breathtaking properties not found in nature.Importantly, the potential of metamaterials has been first discovered theoretically and then shown to be practically possible by Sir John Pendry. Metamaterials are usually modelled through the periodic arrangement of some unit cells in a 3-D or a 2-D fashion. Metamaterials are much thinner and lighter than conventional materials while achieving the same noise reduction, a property highly valued in their practical use. Their main limitation is the relative narrow frequency band width of the noise absorption. This project aims to develop the fundamental mathematics which would allow to combine different metamaterials in one composite absorbing panel of enhanced properties. Creating such composites is a complicated problem with many factors to consider. Analytic methods, an inexpensive way of rapidly exploring different design possibilities, are particularly suited to this challenge. They also offer insights into the underlying physical mechanisms and are hence key to tailored adaptations. The fundamental problems explored analytically in this new area will form the cornerstones for further experimental and numerical investigations.
根据世界卫生组织和欧盟委员会的数据,欧洲每年至少有1亿人受到影响,160万健康寿命因环境噪音而损失。我们的目标是通过开发由特殊材料(超材料)组合而成的新面板来减轻噪音污染的负担。声学超材料是数学、物理和材料科学合作设计的新技术的一个典型例子。超材料是一种工程材料,具有自然界中没有的惊人性能。重要的是,超材料的潜力首先在理论上被发现,然后由约翰·彭德利爵士证明实际上是可能的。超材料通常是通过三维或二维方式周期性地排列一些单元单元来模拟的。超材料比传统材料更薄、更轻,同时实现了同样的降噪,这是一种在实际应用中高度重视的特性。它们的主要限制是噪声吸收的频带相对较窄。该项目旨在开发基础数学,允许将不同的超材料组合在一个具有增强性能的复合吸波面板中。创建这样的复合材料是一个复杂的问题,需要考虑许多因素。分析方法是一种廉价的快速探索不同设计可能性的方法,特别适合于这一挑战。它们还提供了对潜在物理机制的洞察,因此是量身定制适应的关键。在这一新领域中分析探索的基本问题将成为进一步实验和数值研究的基石。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Diffraction by a Right-Angled No-Contrast Penetrable Wedge: Analytical Continuation of Spectral Functions
Diffraction of Acoustic Waves by a Wedge of Point Scatterers
点散射体楔形物对声波的衍射
Array scattering resonance in the context of Foldy's approximation
Foldy 近似下的阵列散射共振
An Efficient Semi-Analytical Scheme for Determining the Reflection of Lamb Waves in a Semi-Infinite Elastic Waveguide
确定半无限弹性波导中兰姆波反射的高效半解析方案
  • DOI:
    10.3390/app12136468
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Davey R
  • 通讯作者:
    Davey R
Diffraction of acoustic waves by multiple semi-infinite arrays: a generalisation of the point scatterer wedge
多个半无限阵列对声波的衍射:点散射体楔的推广
  • DOI:
    10.48550/arxiv.2306.17657
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Nethercote M
  • 通讯作者:
    Nethercote M
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