Computer simulation of double-negative acoustic metamaterial composites

双负声学超材料复合材料的计算机模拟

基本信息

批准号：
20K11848
负责人：
寺尾貴道
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Gifu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K11848/
关键词：
メタマテリアル大規模シミュレーション弾性波

项目摘要

自然界における通常の弾性体材料において、質量密度と弾性率という2種類の物性値は共に正の値を有する。音響メタマテリアルとは、その少なくともどちらか片方が負の値を示すような人工材料の総称であり、その特異な物理的性質に関する研究が行われてきた。関連する研究として、電磁メタマテリアルの問題が挙げられる。この両者の間においては、弾性波（電磁波）の伝搬特性について、物理的に似た性質が出現する事が期待される。令和4年度においては、通常の弾性体と音響メタマテリアルの組み合わせからなるランダム複合材料に関する研究を行った。関連する話題として、電磁メタマテリアルを用いたランダム多層膜において、電磁波が空間的に局在する現象が研究されている。この問題に関して、誘電率がほぼゼロに近い値を示す特定の周波数領域近傍においては、電磁波の局在長が非常に増大するという現象が報告されている。本研究課題においては、音響メタマテリアルが関与するランダム・メタマテリアル多層膜の性質に関して数値シミュレーション研究を行い、弾性波に関する局在長の振動数依存性について定量的に明らかにした。近年、メタマテリアル複合材料における最適設計の研究が盛んに行われており、様々な解析手法が提案されている。本研究では、メタマテリアル多層膜の最適設計に適した独自の方法を提案している。この方法は、従来用いられている最適手法と比較して、局所最小解（ローカルミニマム）にトラップされる事が少ない、或いは並列計算を行う際の計算機への負荷が少ない等という特長がある。この設計方法は、メタマテリアルを利用した新たな機能材料としての発展、および将来的な産業応用に役立つ事が期待される。

在自然界中普通的弹性材料中，物理性质，质量密度和弹性模量都具有正值。声学超材料是人造物质的一般术语，其中至少一种表现出负值，并且已经对这些材料的独特物理特性进行了研究。相关研究包括电磁材料的问题。预计这两者之间的身体相似特性将出现。在2022年，对随机复合材料进行了研究，该复合材料由常规弹性物体和声学超材料组合组成。作为一个相关的主题，已经研究了使用电磁材料超材料在空间上定位在随机多层膜中的电磁波的现象。关于这个问题，据报道，电磁波的定位长度在介电常数接近零的特定频域中显着增加。在该研究主题中，我们对涉及声学超材料的随机超材料多层膜的性质进行了数值模拟研究，并定量阐明了弹性波的定位长度的频率依赖性。近年来，对超材料复合材料最佳设计的研究进行了积极进行，并提出了各种分析方法。这项研究提出了一种适用于超材料多层膜最佳设计的独特方法。与常规方法中使用的最佳方法相比，此方法具有局部最小解决方案（局部最小值）的捕获的优点，而在执行并行计算时，计算机上的负载较小。预计这种设计方法将用于使用超材料和未来的工业应用开发新的功能材料。

项目成果

期刊论文数量（18）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ミクロゲル粒子系における秩序形成

微凝胶颗粒系统中的有序形成

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
小川凌央;寺尾貴道
通讯作者：
寺尾貴道

Eigenvalue analysis of the three-dimensional tight-binding model with non-Hermitian disorder

非埃尔米特无序三维紧束缚模型的特征值分析

DOI：
10.1103/physrevb.103.224201
发表时间：
2021
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
Kumagai Masahito;Komatsu Kazuhiko;Sato Masayuki;Kobayashi Hiroaki;Terao Takamichi
通讯作者：
Terao Takamichi

Patchy 粒子系における凝集シミュレーション

斑块颗粒系统中的团聚模拟

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
池畑開斗;藤澤誠;三河正彦;寺尾貴道
通讯作者：
寺尾貴道

Localization of waves in double-negative acoustic metamaterial multilayers with thickness disorder

DOI：
10.1080/17455030.2023.2173501
发表时间：
2023-02
期刊：
Waves in Random and Complex Media
影响因子：
0
作者：
T. Terao
通讯作者：
T. Terao

Monte Carlo simulation of charged colloids in concentrated electrolytes

浓电解质中带电胶体的蒙特卡罗模拟

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
近藤大輔;北島博之;柳澤拓，田村慶信，山田茂;T. Terao
通讯作者：
T. Terao

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DOI：
发表时间：
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0
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通讯作者：
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通讯作者：
Takuro Fujihara and Norikazu Takahashi

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DOI：
发表时间：
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影响因子：
0
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通讯作者：
H. KANAYAMA and E. TAKAMATSU