3D列印超材料：遠端開關、聲控、振動控制多位一體

3D列印超材料的定制結構使其能夠利用光波或聲波，用於許多新科技、新應用。洛杉磯的USC Viterbi的研究小組最近開創了一種控制聲音的新方法，可以遠端使用磁場來選擇是否利用超材料的聲學特性。

由於晶格結構獨特，該團隊使用3D列印技術創建了能夠阻擋聲波和機械振動的特殊超材料。而且，結構中有鐵顆粒，這表明可以通過磁場使結構變形，改變自身性質。通過這種方式，3D列印的超材料可以從主動狀態遠端切換到被動狀態。

某民用和環境工程助理教授表示：“製作結構的時候，幾何體屬性是固定的，是不能改變的。我們可以設計一些非常靈活的東西，這樣你就可以通過介入外部控制，改變這些結構。可以通過施加外部磁力來使結構變形並改變其內部的結構和幾何形狀。

一旦你改變了架構，就改變了屬性，實現了結構狀態的自由切換。使用磁場的好處在於，它的開啟和關閉是可逆的，並且速度非常快。”

超材料的聲學特性使其能夠阻擋特定頻率的聲波以及機械振動，可應用於雜訊消除、振動控制和隱藏聲波等等。

這些3D列印聲學超材料結構的獨特性賦予了它們負密度和負模量的特性。對於日常材料來說，這些屬性都積極的。如果一個物體具有正的模量，對它施力的時候會產生反向的推力；而有負模量的物體，對它施力的時候會產生反向的拉力，表現出負密度的物體的情況也與之相似。

特定頻率範圍內的聲波和機械振動可以由物體控制，物體的結構使這兩個物體具有同樣的負面屬性。

當這兩個屬性都為負或為正時，就能通過振動。USC團隊能夠利用磁場遠端控制他們的超材料，在雙重正面（聲音傳遞）、單負（聲阻）和雙負（聲音傳遞）之間進行切換。

與其他超材料相比，這些超材料的特性可以額外介入一些聲學和振動的控制，帶來更多的新應用。