Семёнов А.П., Зайцев Б.Д., Теплых А.А., Бородина И.А. «Влияние свойств жидкостей на характеристики щелевой акустической моды» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 44 (2025)

Экспериментально изучены характеристики щелевой акустической моды, возбуждаемой в структуре: «линия задержки–воздушный зазор–резонирующая пьезопластина–жидкость». Линия задержки на основе пластины ниобата лития Y-X–среза толщиной 350 мкм содержала два встречно-штыревых преобразователя (ВШП) с расщепленными электродами, которые располагались на одной стороне пластины на расстоянии 40 мм друг от друга. Эти преобразователи использовались для возбуждения и приема акустической волны с поперечно-горизонтальной поляризацией нулевого порядка (SH0) в частотном диапазоне 1.5–2.2 МГц. Преобразователи подключались к анализатору цепей E5071C в режиме измерения частотной зависимости коэффициента прохождения S12. Над линией задержки между преобразователями располагалась резонирующая пластина ниобата лития с жидкостным контейнером объемом 2 мл. Воздушный зазор определялся с помощью полосок бронзовой фольги толщиной 8 мкм. В исследовании использовались резонирующие пластины ниобата лития Z-X, Y-X-140° и Y-X+155° кристаллографических срезов с толщиной порядка 500 мкм. Наличие резонирующей пьезоэлектрической пластины ниобата лития приводило к появлению последовательности резонансных пиков на частотной зависимости полных потерь. Были приготовлены образцы проводящей (раствор хлористого натрия в воде) и вязкой (смесь воды и глицерина) жидкостей. Измерены зависимости глубины и частоты каждого резонансного пика от проводимости и вязкости жидкости для всех типов резонирующих пластин. Приводится объяснение полученных результатов и обсуждается возможность их использования при создании жидкостных сенсоров. Ключевые слова: линия задержки, щелевая акустическая мода, акустическая волна с поперечно-горизонтальной поляризацией, жидкостные датчики, вязкость и проводимость жидкостей

Семёнов А.П., Зайцев Б.Д., Теплых А.А., Бородина И.А. «Особенности измерения затухания акустической волны в жидкостях акустическим интерферометром в непрерывном и импульсном режимах» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 44-45 (2025)

Созданы три макета акустического интерферометра на частоты 2.5, 5 и 10 МГц. Каждый интерферометр состоял из двух преобразователей продольной акустической волны, один закреплялся в основании жидкостного контейнера, а второй мог перемещаться с точностью 10 мкм. Контейнер заполнялся исследуемой жидкостью. В непрерывном режиме преобразователи подключались к анализатору цепей, измеряющему коэффициент прохождения S12. Измерялась зависимость S12 от расстояния между преобразователями на фиксированной частоте, которая позволяла найти скорость акустической волны. Указанные зависимости также рассчитывались в представлении жидкости стандартной Т-образной схемой, нагруженной преобразователями. Подбирались значения сопротивления в плоскости преобразователей и затухания акустической волны, при которых теоретические зависимости максимально соответствовали экспериментальным. Были определены значения затухания для глицерина и смеси 90% глицерина и воды на указанных частотах. В импульсном режиме излучающий преобразователь подключался к генератору сигналов, работающему в импульсном режиме, а выходной преобразователь соединялся с цифровым осциллографом. На экране осциллографа наблюдалась последовательность эхо-импульсов, амплитуда которых уменьшалась благодаря затуханию волны и уходу части мощности через преобразователи. Получены выражения для мощности эхо-импульсов, учитывающие коэффициент преобразования преобразователей, затухание акустической волны и коэффициент прохождения волны через преобразователи. Оказалось, что отношения мощностей первых эхо-импульсов при различных расстояниях между преобразователями однозначно определяются затуханием акустической волны. Измерено затухание волны для указанных выше жидкостей на трех частотах и проведено сравнение с данными, полученными в непрерывном режиме. Ключевые слова: акустический интерферометр, затухание акустической волны, коэффициент преобразования, коэффициент прохождения S12, эхо-импульсы

Агейкин Н.А., Анисимкин В.И., Смирнов А.В. «Радиационные потери акустических волн Лэмба в пластинах, нагруженных невязкой непроводящей жидкостью» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 45-46 (2025)

Исследована зависимость интенсивности излучения волн Лэмба разных порядков n в жидкость в зависимости от соотношения скоростей в пластине V_n и жидкости V_ж и от величины нормальной компоненты смещения U₃ на поверхности пластины. Показано, что радиационные потери в основном зависят от U₃: эта зависимость прослеживается как для мод нулевого и высших порядков в одной пластине по разным направлениям, так и для мод в пластинах разных материалов и толщин. При малых U₃ излучение в жидкость практически отсутствует, и радиационные потери близки к нулю даже для V_n>V_ж. При больших U₃ величина радиационных потерь велика и, например, у волны Лэмба частотой 16.97 МГц в пластине YZ-LiNbO₃ с нормированной на длину волны толщиной 1.75 составляет 4 дБ/мм, что сравнимо с радиационными потерями поверхностных акустических волн в том же материале. Поляризации сильно излучающих в жидкость мод представляют собой эллипсы, вытянутые вдоль U₃. При этом у большинства мод плоскость эллипса близка сагиттальной плоскости, а у части из них – почти перпендикулярна как сагиттальной плоскости, так и поверхностям пластины. Это – новая модификация волн Лэмба. Ключевые слова: волны Лэмба, радиационные потери

Горбачев И.А., Смирнов А.В., Кузнецова И.Е., Колесов В.В., Ягодин А.В., Мартынов А.Г., Горбунова Ю.Г. «Акустоэлектронные химические датчики на основе мультислойных пленок Ленгмюра–Блоджетт тетра-трет-бутилфталоцианината цинка» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 46 (2025)

Изучены сенсорные свойства мультислойных пленок Ленгмюра–Блоджетт на основе тетра-трет-бутилфталоцианината цинка (tBu₄PcZn). Для этого на поверхности воды были сформированы ленгмюровские монослои ZnPc и изучены их физико-химические свойства. Методом Ленгмюра–Блоджетт (ЛБ) на поверхности кристалла ниобата лития были сформированы пленки, содержащие 5, 10, 20 и 40 монослоев фталоцианината цинка. Их морфология была изучена методом атомно-силовой микроскопии. Такие же пленки были сформированы на поверхности акустической линии задержки между встречно-штыревыми преобразователями. Линия задержки была создана на основе поверхностной акустической волны с частотой 116 МГц в 128YX LiNbO₃. Были получены зависимости изменения фазы и амплитуды акустического сигнала такого датчика от концентрации насыщенных паров (0–100%) ацетона, хлороформа, этилового спирта, метилового спирта и изопропилового спирта при комнатной температуре. Показано, что созданные ЛБ пленки на основе фталоцианината цинка обладают чувствительностью к парам хлороформа и ацетона во всем диапазоне исследуемых концентраций. Увеличение толщины пленки приводило к росту величины сенсорного отклика датчика. Таким образом, был разработан акустоэлектронный сенсор паров хлороформа и ацетона на поверхностных акустических волнах. Работа поддержана Министерством науки и высшего образования РФ (госзадание FFWZ-2025-0001). Ключевые слова: акустоэлектронный сенсор, сенсор паров химических соединений, пленки Ленгмюра-Блоджетт, монослои фталоцианинов

Алексеев С.Г., Ползикова Н.И., Лузанов В.А., Раевский А.О., Никитов С.А. «Взаимное преобразование акустических и спиновых колебаний в гибридных магнон-фононных резонаторных структурах» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 46-47 (2025)

Исследованию особенностей возбуждения линейных и параметрических спиновых волн (СВ) за счет объемных акустических волн (АВ) в композитном многочастотном резонаторе (HBAR) был посвящен ряд наших экспериментальных и теоретических работ последних лет. Резонатор содержит тонкопленочный пьезоэлектрический преобразователь объемных АВ и слои ферромагнетика (ЖИГ) на монокристаллической высокодобротной подложке (ГГГ), представляя собой магнон-фононную гибридную структуру для эффективного акустического возбуждения СВ. В работе проведено экспериментальное исследование особенностей акустического возбуждения СВ, описанного выше, и обратного явления: магнитного возбуждения АВ-мод без применения пьезопреобразователя. В последнем случае АВ сопровождают колебания намагниченности, которые возбуждаются на частоте ферромагнитного резонанса (ФМР) с помощью индукционного переменного магнитного поля, создаваемого СВЧ-антенной. Антенна располагалась непосредственно на пленке ЖИГ, с обратной стороны от пьезопреобразователя. В отличие от предыдущих работ, исследования проводились при разных направлениях постоянного магнитного поля, в том числе наклонного к плоскости структуры. И пьезоэлектрическое, и магнитное возбуждение HBAR демонстрируют перестройку резонансных частот АВ-мод в магнитных полях, соответствующих полям ФМР данного частотного диапазона. Полученные частотно-полевые зависимости коэффициентов отражения электромагнитной волны от структуры для обоих способов возбуждения магнитоупругой динамики соответствуют развитым теоретическим моделям. Работа выполнена в рамках государственного задания «Спинтроника-3». Ключевые слова: акустические волны, спиновые волны, магнитоупругость, HBAR, ЖИГ

Теплых А.А., Зайцев Б.Д., Семёнов А.П., Бородина И.А. «Теоретическое исследование щелевых акустических мод в различных структурах на основе линии задержки Y-X ниобата лития» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 47 (2025)

Рассматриваются щелевые акустические моды, которые распространяются в структуре из двух пьезопластин, разделенных узким вакуумным зазором. Если верхняя пьезопластина ограничена в продольном направлении, то при измерении частотных зависимостей полных потерь в этой системе могут возникать хорошо выраженные резонансные пики затухания. Форма, глубина и расстояние между пиками зависят от взаимной ориентации пьезопластин и расстояния между ними. В статье детально теоретически рассмотрены несколько ситуаций, когда обе пьезопластины изготовлены из ниобата лития, нижняя пьезопластина (линия задержки) имеет ориентацию Y-X и толщину 350 мкм, а верхняя (резонирующая) пластина может иметь различную ориентацию. Акустическая волна возбуждается и принимается при помощи двух одинаковых встречно-штыревых преобразователей, расположенных на верхней стороне линии задержки. Моделирование производилось в диапазоне частот 1.4–2.3 МГц при помощи метода конечных элементов. В результате были рассчитаны частотные зависимости абсолютного значения и фазы полных потерь (параметр S21) и показано, что в такой структуре на данных частотах возникают волны с преимущественно поперечно-горизонтальной поляризацией нулевого порядка. Впервые рассчитаны распределения акустических и электрических полей в такой структуре и продемонстрирован эффект перекачки энергии между пластинами. Ключевые слова: акустическая линия задержки, щелевая мода, пики резонансного поглощения, метод конечных элементов, S-параметры

Можаев В.Г., Недоспасов И.А. «О возможности превышения коэффициентом электромеханической связи объемных акустических волн в пьезоэлектриках единицы» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 47 (2025)

Существует множество альтернативных определений коэффициента электромеханической связи K для акустических волн в пьезоэлектриках. Некоторые из них в простых случаях и в пределе слабого пьезоэффекта дают совпадающие между собой аналитические выражения с вполне ожидаемым значением << 1. При расчете K через отношения энергий в задачах возбуждения либо приема акустических волн его максимальное значение очевидно меньше единицы. Но в отношении максимума K, определенного через относительное изменение скорости объемных акустических волн из-за влияния пьезоэффекта, в литературе нет однозначного мнения. Имеются утверждения как о возможности (Every, 1987), так и о недопустимости (Сиротин, Шаскольская, 1979) значений K>1 при таком определении. В докладе обсуждаются вопросы о том, 1) какая из противоположных точек зрения является правильной и 2) какие из имеющихся в литературе наборов значений материальных констант сверхсильного пьезоэлектрика ниобата калия не нарушают фундаментальных ограничений и описывают появление (из-за пьезоэффекта) вогнутости на сечении поверхности медленности для чисто сдвиговых волн. Ключевые слова: коэффициент электромеханической связи, объемные акустические волны, пьезоэлектрические кристаллы, ниобат калия, поверхность медленности

Шамсутдинова Е.С., Смирнов А.В., Анисимкин В.И., Колесов В.В. «Исследование фазовых переходов водных растворов электролитов с помощью акустических волн в пьезоэлектрических пластинах» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 48 (2025)

Представлены результаты исследования фазового перехода первого рода водных растворов электролитов с использованием акустоэлектронной линии задержки на волнах в пластинах. Для исследования фазового перехода использовалась только температурная зависимость вносимых потерь в диапазоне температур от –30 до +5°, поскольку данный параметр акустической волны слабо зависит от температуры. Представлены зависимости изменения вносимых потерь акустической волны от температуры при ее плавном изменении для водных растворов хлоридов натрия, калия, аммония, кальция, железа (III), никеля (II). Для всех исследованных солей обнаружено, что процесс замерзания начинается при более низкой температуре, чем процесс плавления (гистерезис). Это связано со специфическим взаимодействием акустических волн с исследуемыми объектами. Также представлены зависимости вносимых потерь от времени при быстром изменении температуры. Показано, что величина вносимых потерь акустической волны зависит от состава электролита. Ключевые слова: акустические волны в пластинах, водные растворы электролитов, кристаллизация растворов, фазовые переходы растворов, датчик фазового перехода

Смирнов А.В., Дацук Е.Р., Недоспасов И.А., Кузнецова И.Е. «Влияние проводимости жидкости на свойства обратных акустических волн в пластине ниобата лития» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 48 (2025)

В последние годы активно ведется поиск подходов в создании новых типов сенсорных устройств, основанных на различных физических принципах. Одно из направлений исследований – это использование акустоэлектронных устройств в качестве основы сенсорных элементов. Как правило, используются акустические линии задержки на поверхностных акустических волнах или резонаторы на объемных акустических волнах. Кроме того, перспективными является акустоэлектронные устройства на волнах в пластинах. Для регистрации акустических волн в пластине можно использовать как стандартные электродные структуры с излучающим и приемными встречно-штыревыми преобразователями (ВШП), так и единичный преобразователь. С помощью единичного ВШП можно возбудить в пьезоэлектрической пластине набор акустических волн с различной симметрией и поляризацией, в спектре которых существуют волны, обладающие ветвями с аномальной дисперсией, так называемые обратные волны. Обратные волны – это волны с противоположно направленной фазовой и групповой скоростями. Свойства обратных волн в пьезоэлектрических пластинах исследованы относительно неполно, поэтому их изучение актуальная проблема как с практической, так и с фундаментальной точки зрения. Одной из задач является исследование влияния жидкости с различными электрофизическими свойствами на свойства обратных волн. Поэтому целью работы было изучение влияния жидкости с различной проводимостью на характеристики обратной ветви волны А1. Для исследования был создан экспериментальный стенд, состоящий из пластины ниобата лития, содержащей ВШП с длиной волны 1.7, 1.8, 1.9 и 2.0 мм с одной стороны пластины и измерительной ячейки для жидкости с другой стороны. Проводимость жидкости варьировалась в диапазоне 0.0016–9 См/м, с переменным шагом. Данные приводятся в сравнении с прямой волной SH1, распространяющейся в той же пластине. Параметр S₁₁ в случае обратной волны изменяется с –0.8 дБ до –3.07 в диапазоне проводимости 0.0034–1.6 См/м, затем увеличивается до –2.19 дБ при дальнейшем увеличении проводимости электролита до 9 См/м. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 23-79-10079. Ключевые слова: обратные акустические волны, волны в пластинах, ниобат лития, аномальная дисперсия, проводимость

Дацук Е.Р., Смирнов А.В., Кузнецова И.Е. «Влияние температуры на свойства прямой и обратной акустических волн в пластине ниобата лития» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 49 (2025)

В недавних научных исследованиях была предложена идея создания акустоэлектронных датчиков на обратных акустических волнах в пластинах. Высокое значение производной фазовой скорости обратной волны по частоте способствует увеличению чувствительности датчика. Однако в настоящее время сенсорные свойства обратных акустических волн являются малоизученными. В работе было исследовано влияние температуры окружающей среды на свойства прямой и обратной акустических волн в пластине Y-X ниобата лития. В теоретической части работы был произведен расчет дисперсионных зависимостей акустических волн в пластине Y-X ниобата лития при различных температурах, найдены температурные коэффициенты скорости и температурные коэффициенты задержки волн. В экспериментальной части работы выбранные прямая и обратная акустические волны были возбуждены в пластине Y-X ниобата лития толщиной 350 мкм при помощи подключенных к векторному анализатору цепей встречно-штыревого преобразователя с длиной волны 1,8 мм. В климатической камере были выполнены измерения аплитудно-частотной характеристики параметра S₁₁ ВШП при температуре от –60 до 100°C. Произведено сопоставление теоретических и экспериментальных результатов. Показано, что обратная волна в пластине Y-X ниобата лития более чувствительна к изменению температуры, чем прямая. Ключевые слова: обратные акустические волны, волны в пластинах, влияние температуры, ниобат лития

Бахтин В.К., Зимина К.Д., Дерябин М.С., Касьянов Д.А., Балыкин Д.Е. «Разработка широкополосного электроакустического преобразователя на основе перспективных материалов» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 50 (2025)

Пьезополимеры и микроэлектромеханические системы (МЭМС) обладают значительными преимуществами при создании приемных акустических элементов. Пьезополимеры выделяются высокой чувствительностью по напряжению, обусловленной малой емкостью, и относительной простотой изготовления и обработки. Основным достоинством МЭМС является возможность миниатюризации конструкции. Компактные размеры этих преобразователей позволяют разрабатывать антенные решетки различных конфигураций для решения широкого спектра задач. В работе представлены результаты математического моделирования методом конечных элементов для ряда электроакустических преобразователей. Исследованы различные конструкции пьезополимерных преобразователей: круглые и эллиптические однослойные и многослойные элементы, преобразователи с переменной толщиной, а также более сложные мембранные и биморфные структуры. Рассмотрены нерезонансные преобразователи, характеризующиеся относительной простотой конструкции и равномерной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ). Однако их чувствительность и отношение сигнал/шум могут быть недостаточными для некоторых применений. Также исследованы резонансные преобразователи, где выравнивание АЧХ достигается за счет оптимального расположения низкодобротных резонансов. Для МЭМС-преобразователя проанализирована модель из четырех тензобалок с двумя мостовыми схемами. По результатам моделирования изготовлены прототипы пленочного и МЭМС-преобразователей. Ключевые слова: пьезополимеры, микроэлектромеханические системы (MEMS), электроакустический преобразователь, конечно-элементное моделирование, антенные решетки

Томилина Т.М. «Проблемы создания акустических метаматериалов» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 98 (2025)

Несмотря на впечатляющие достижения в области акустических метаматериалов (АММ), существует ряд значительных проблем в их разработке, крупномасштабном проектировании и коммерческом производстве. Одна из главных технологических задач – точный контроль взаимодействия акустических волн. В отличие от обычных материалов, свойства которых основываются на поглощении или отражении, уникальные возможности АММ определяются точно спроектированными геометрическими структурами на микро и нано уровне. Тщательное расположение единичных ячеек в структурированной решетке может настроить взаимодействие звуковой волны с материалом и привести к таким эффектам, как изгиб звука, маскировка и выборочная фильтрация. Проектирование этих структур требует очень сложных математических моделей и компьютерного моделирования, в то время как реальные условия, их изменение, могут существенно снизить их эффективность. Отдельной проблемой является интегрирование АММ в существующие промышленные объекты. В данном докладе рассматриваются разные типы АММ, их функционал, методы их реализации, а также последние технологические достижения в области акустических метаматериалов, в том числе полученных с помощью 3-D печати. Ключевые слова: акустические метаматериалы, 3-D технологии

Сорокин С.А., Смирнов В.В., Ковалёва М.А. «Волновой отклик в двумерных акустических метаматериалах с существенной нелинейностью» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 99 (2025)

Исследование и разработка метаматериалов является одним из наиболее актуальных направлений в науке о материалах. Метаматериалами называют структуры, свойства которых определяются микроструктурой субволновых масштабов – метаатомами. Выбор параметров метаатомов позволяет добиваться желаемых свойств и эффектов, в том числе недостижимых в классических материалах. Отдельный интерес представляют метаповерхности – тонкие пластины или поверхности с регулярным массивом резонаторов. На данный момент наиболее изучены метаматериалы с линейными характеристиками, однако область нелинейных метаматериалов также активно развивается. Данная работа посвящена акустическим локально-резонансным метаматериалам с существенной нелинейностью. Для реализации нелинейного взаимодействия предлагается структура, представляющая собой тонкую пластину, лежащую на поверхности упругой подложки с регулярными выступами. Такая система допускает как линейные, так и существенно нелинейные взаимодействия между пластиной и подложкой. Линейное приближение справедливо при малых кривизнах точек контакта. Если же кривизна большая, необходимо учитывать нелинейность. При этом в случае амплитуд колебаний, меньших величины предварительного сжатия, взаимодействие описывается потенциалом Герца. При больших амплитудах применяется виброударное приближение. В работе рассмотрены все три вида взаимодействий и проанализировано влияние каждого из них на волновые свойства системы. Работа проведена при поддержке гранта РНФ No 24-23-00435. Ключевые слова: акустические метаматериалы, локально-резонансные структуры, функции Грина, Рэлеевские волны, спектры

Лыкасов А., Ковалёва М.А. «Эволюция волн в существенно нелинейных квази-одномерных цепных моделях» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 99-100 (2025)

Перенос и локализация энергии в протяженных системах в последние десятилетия привлекли интерес многих исследователей. Это явление в значительной степени связано с проблемой существования и распространения уединенных волн – солитонов и бризеров в нелинейных решетках и цепочках, включая поглотители энергии, механизмы и сенсоры, акустические линзы и волноводы. В работе рассмотрено прохождение и остановка локализованных волн (бризеров) в квази-одномерной модели локально-резонансного метаматериала с существенной нелинейностью при различных параметрах нелинейности. Были проведены численные эксперименты, на основании которых построено аналитическое решение. Было получено соотношение между величинами полуширины бризера и его максимальной амплитудой, описывающее наблюдаемый эффект уширения бризера в среде без учета сил трения. В среде с трением рассмотрены закономерности эволюции бризеров, показаны зависимости глубины проникновения энергии в систему при различных параметрах системы. Работа проведена при поддержке гранта РНФ No 24–23–00435.

Карпов И.А. «Особенности дискретного ARMA и ARX–моделирования в исследовании акустических поглотителей метаматериального типа» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 100 (2025)

Несмотря на то, что в последние годы параметрические методы анализа динамических систем, основанные на моделях авторегрессии и скользящего среднего (например, ARMA и ARX-модели), получили широкое распространение, практическое применение данных методов сопряжено с рядом особенностей, которые необходимо учитывать для получения корректных результатов. В докладе рассматриваются ключевые аспекты использования параметрических методов для анализа линейных колебательных систем. Особое внимание уделяется выбору порядка модели по разработанному энергетическому критерию [Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 6. С. 665–684], определению потерь поглотителей звука, устойчивости идентификации параметров и влиянию шумов на точность результатов. Дополнительно в работе описаны методические приемы, позволяющие улучшить вычислительную эффективность и точность расчетов. В частности, рассматриваются: а) постобработка в виде постфильтрации для уменьшения численного шума собранных записей, б) подбор частоты дискретизации с учетом особенностей исследуемой системы, в) использование эквалайзера частот для оптимизации спектрального анализа. Рассмотренные в работе особенности и методические приемы позволяют расширить область применения ARMA и ARX-моделей и повысить их точность при анализе сложных колебательных систем. Ключевые слова: дискретно-временные случайные процессы, ARMA-модели, ARX-модели, идентификация параметров, измерение коэффициента потерь

Павлов И.С., Зайцев В.В., Дмитриев С.В., Васильев А.А. «Дисперсионные свойства акустического метаматериала, моделируемого цепочкой сферических частиц "масса-в-массе" из сферических частиц» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 101 (2025)

Построена одномерная модель акустического метаматериала «масса-в-массе», представляющая собой цепочку сферических частиц двух сортов. Взаимодействия между частицами моделируются упругими пружинами нескольких видов. Пружины двух типов соединяют каждую из больших частиц с ближайшими соседями по цепочке. Аналогичные взаимодействия между большой и маленькой частицами моделируются пружинами третьего и четвертого типов. Каждая частица обладает шестью степенями свободы: тремя трансляционными и тремя ротационными. Получена система из 12 дифференциальных уравнений, описывающая распространение акустических и ротационных волн в данном метаматериале. Проанализированы зависимости коэффициентов этих уравнений от параметров микроструктуры, к каковым относятся жесткости пружин четырех типов, период решетки, диаметры частиц первого и второго сорта. Изучены дисперсионные свойства полученной модели. В частности, проанализировано влияние параметров микроструктуры данного метаматериала на критические (минимальную и максимальную) частоты различных волновых мод и на размеры запрещенных зон частот (полос непропускания). Ключевые слова: метаматериал, цепочка частиц «масса-в-массе», микроструктура, акустические и ротационные волны, дисперсионные свойства

Колесов Д.А., Ерофеев В.И. «Влияние ауксетичности метаматериала, содержащего точечные дефекты, на дисперсию и затухание распространяющейся в нем плоской продольной волны» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 101 (2025)

Задача о распространении акустической волны в ауксетическом (т. е. обладающем отрицательным коэффициентом Пуассона) метаматериале рассматривается как самосогласованная, включающая в себя, наряду с динамическими уравнениями деформируемого твердого тела, кинетическое уравнение для плотности дефектов. При постановке задачи предполагается, что основными процессами, определяющими поведение дефектов, являются процессы генерации, рекомбинации и диффузии. Дисперсионное уравнение рассматриваемой системы содержит комплексные коэффициенты, откуда следует, что волна будет не только распространяться в среде, но и затухать по мере распространения. Выявлено влияние типов точечных дефектов (вакансии, межузлия), а также ауксетичности материала на характер дисперсии (нормальная или аномальная) и частотную зависимость затухания волны. Работа выполнялась при поддержке Российского научного фонда (грант № 25-29-00675). Ключевые слова: ауксетический метаматериал, точечные дефекты, акустическая волна, дисперсия, частотно-зависимое затухание

Миронов М.А., Канев Н.Г. «От волноводных изоляторов к акустическим метаматериалам» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 102 (2025)

В 1970-х гг. в Акустическом институте были предложены и экспериментально и теоретически исследованы новые вибро- и акустические изоляторы. Идея состоит в использовании нескольких одинаковых резонаторов для создания широкополосной изоляции. Ширина полосы набора таких резонаторов оказывается существенно большей ширины полосы одного резонатора. Основные результаты были опубликованы в Трудах Акустического института и в трудах конференций. К сожалению, авторы этого изобретения (соответствующий патент имеется) сочли эти публикации достаточными для популяризации и результаты остались неизвестными для широкого круга акустиков. В настоящее время теоретические и экспериментальные исследования искусственных сред, содержащих резонаторы различных типов, значительно расширились. Исследователи обращают особое внимание на свойства сред, которые не встречаются у обычных упругих материалов, и исследуют их возможности для решения некоторых практических задач. В современной терминологии такого рода конструкции называются метаматериалами. В докладе представлены наиболее интересные результаты современных работ по акустическим метаматериалам.

Бобровницкий Ю.И. «Метод волновой гомогенизации виброакустических метаматериалов как периодических структур» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 102 (2025)

Под термином «гомогенизация» понимается моделирование, т.е. замена сложных структур более простыми структурами или средами с целью упрощения их анализа. Методы гомогенизации отличаются друг от друга двумя основными характеристиками – типом упрощенной модели и критерием эквивалентности модели и моделируемой структуры. Под типом модели подразумевается какая-либо простая непрерывная среда или дискретная структура, которая обычно, но не всегда, получается путем структурного сглаживания и пространственного усреднения сложных моделируемых структур. А в качестве критерия эквивалентности используется величина, наиболее важная для решаемых практических задач. Из равенства критерия для модели и моделируемой структуры определяются эффективные параметры модели. Излагаемый в докладе метод гомогенизации относится к произвольным периодическим структурам и, в частности, к периодическим виброакустическим метаматериалам. Модель периодической структуры в методе представляет собой также периодическую структуру той же размерности и геометрии, ячейка периодичности которой является простейшей дискретной механической колебательной системой с минимально возможным числом сосредоточенных параметров. В качестве критерия эквивалентности в методе предлагается матрица так называемых групповых импедансов – величина, которая полностью характеризует все волновые свойства. Так что в этом случае периодическая структура и ее модель имеют одинаковое число нормальных волн, обладающих идентичной дисперсией и одинаковыми энергетическими характеристиками. При этом относительная конструктивная простота модели упрощает анализ сложных периодических систем и метаматериалов, а использование импедансных характеристик делает модель универсальной, т.е. применимой к структурам, изготовленным из любых материалов. Модель также является основой для классификации виброакустических метаматериалов, для их сравнительного анализа, а также для их проектирования. В докладе дано описание метода и приводятся примеры его применения. Ключевые слова: виброакустические метаматериалы, волновые свойства, гомогенизация