本文關(guān)鍵詞：基于Electrorheological material的二維聲子晶體缺陷態(tài)研究

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【摘要】：自從美國物理學(xué)家安德孫在20世紀(jì)50年代末期提出無序場中的電子會受到無序散射,使得它的德布羅意波動解局域之后,越來越多的人通過研究在各種波(光波、聲波)中都觀察到了這種局域現(xiàn)象。由此引發(fā)了人們對于光子和聲子晶體的缺陷態(tài)的研究。對于缺陷態(tài)的研究現(xiàn)今使用的最多的是平面波法與超元胞法相結(jié)合,有些則使用時域有限差分法。用以上的方法計算的二維聲子晶體缺陷態(tài)的研究已經(jīng)有很多了,主要是針對于常規(guī)材料的研究。本文的研究方向是對于一種新型材料—Electrorheological material(以下簡稱ER材料,這種材料具有獨特的性質(zhì),可以在電場的作用下可以改變其粘度以及剪切強度)與環(huán)氧樹脂所組成的二維聲子晶體來進行研究,以ER材料作為基體,成正方排列的環(huán)氧樹脂圓柱體作為散射體。取一個9×9的超元胞,通過改變加在ER材料上的電壓、系統(tǒng)的填充率和作為缺陷的圓柱體的半徑來分析這幾種影響因素對于二維的環(huán)氧樹脂/ER材料體系能帶結(jié)構(gòu)的影響。首先,本課題研究了環(huán)氧樹脂/職材料的二維聲子晶體的單點缺陷。在本論文中主要考慮了電壓、填充率、缺陷半徑對于單點缺陷能帶結(jié)構(gòu)的影響。電壓的增大可以導(dǎo)致缺陷態(tài)頻率與禁帶寬度發(fā)生變化,同時當(dāng)電壓達到一定值時,聲波的壓強基本都局域在缺陷處。而填充率和缺陷圓柱體半徑的變化也會導(dǎo)致缺陷態(tài)頻率發(fā)生改變。其次,研究了二維聲子晶體環(huán)氧樹脂/ER材料的雙點缺陷。雙點缺陷為兩個完全相同的點缺陷組合而成。分為最鄰近、次鄰近、次次鄰近三種情況進行討論。且對于每種情況都分別從電壓、填充率、缺陷半徑對于雙點缺陷能帶結(jié)構(gòu)的影響這些方面進行討論。對比分析三種雙點缺陷的能帶結(jié)構(gòu)后,發(fā)現(xiàn)最鄰近的雙點缺陷與次鄰近和次次鄰近雙點缺陷的能帶結(jié)構(gòu)圖差別較大,也就是說能帶結(jié)構(gòu)會隨著兩個點缺陷之間的距離變化而變化。相對于單點缺陷來說三種雙點缺陷的缺陷態(tài)都發(fā)生了分離現(xiàn)象,源于兩個點缺陷之間的相互作用。最后,是針對正方排列的二維聲子晶體環(huán)氧樹脂/ER材料線缺陷的能帶結(jié)構(gòu)的研究。把線缺陷分成直線型、雙倍直線型、直彎型、V型和寬V型幾種。分析電場強度、填充率、缺陷半徑對于整體能帶結(jié)構(gòu)的影響。之后把直線型和二倍直線型線缺陷能帶圖進行對比分析。直彎型、V型、寬V型的線缺陷放在一起進行分類討論。經(jīng)過以上的研究,初步可以得到二維聲子晶體環(huán)氧樹脂/ER材料的缺陷態(tài)的相關(guān)影響因素對其能帶結(jié)構(gòu)的影響效果。借此可以或多或少為理論研究和實驗探索提供一些指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：聲子晶體 電流變材料 缺陷態(tài) 電場強度
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O735
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 引言9-10
• 1.2 聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的研究歷史與現(xiàn)狀10
• 1.3 聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)研究的主要方法10-12
• 1.4 Electrorheological fluids的簡介及其應(yīng)用12-13
• 1.5 本課題的來源與主要內(nèi)容13-14
• 第二章 聲子晶體的平面波理論14-26
• 2.1 引言14
• 2.2 彈性波理論14-22
• 2.2.1 彈性波波動方程14-19
• 2.2.2 平面波展開法19-22
• 2.3 二維聲子晶體缺陷態(tài)分析方法22-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 基于Electrorheological fluids的二維聲子晶體的點缺陷態(tài)研究26-40
• 3.1 引言26-27
• 3.2 二維聲子晶體環(huán)氧樹脂/ER材料的點缺陷缺陷態(tài)研究27-38
• 3.2.1 理論模型27-28
• 3.2.2 數(shù)值計算結(jié)果28-38
• 3.3 本章小結(jié)38-40
• 第四章 基于Electrorheological fluids的二維聲子晶體的雙點缺陷研究40-70
• 4.1 引言40
• 4.2 對于二維聲子晶體環(huán)氧樹脂/ER材料的雙點缺陷態(tài)研究40-68
• 4.2.1 最鄰近雙點缺陷態(tài)40-51
• 4.2.2 次鄰近雙點缺陷態(tài)51-62
• 4.2.3 次次鄰近雙點缺陷態(tài)62-68
• 4.3 本章小結(jié)68-70
• 第五章 基于Electrorheological fluids的二維聲子晶體的線缺陷研究70-103
• 5.1 引言70
• 5.2 二維聲子晶體環(huán)氧樹脂/ER材料的線缺陷研究70-102
• 5.2.1 直線型線缺陷70-80
• 5.2.2 二倍寬直線型線缺陷80-89
• 5.2.3 彎曲型線缺陷89-102
• 5.3 本章小結(jié)102-103
• 第六章 總結(jié)103-105
• 參考文獻105-110
• 攻讀碩士學(xué)位期間完成的科研成果110-111
• 致謝111

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