基于Electrorheological material的二维声子晶体缺陷态研究

发布时间：2017-07-29 10:13

  本文关键词：基于Electrorheological material的二维声子晶体缺陷态研究

  更多相关文章： 声子晶体 电流变材料 缺陷态 电场强度

【摘要】：自从美国物理学家安德孙在20世纪50年代末期提出无序场中的电子会受到无序散射,使得它的德布罗意波动解局域之后,越来越多的人通过研究在各种波(光波、声波)中都观察到了这种局域现象。由此引发了人们对于光子和声子晶体的缺陷态的研究。对于缺陷态的研究现今使用的最多的是平面波法与超元胞法相结合,有些则使用时域有限差分法。用以上的方法计算的二维声子晶体缺陷态的研究已经有很多了,主要是针对于常规材料的研究。本文的研究方向是对于一种新型材料—Electrorheological material(以下简称ER材料,这种材料具有独特的性质,可以在电场的作用下可以改变其粘度以及剪切强度)与环氧树脂所组成的二维声子晶体来进行研究,以ER材料作为基体,成正方排列的环氧树脂圆柱体作为散射体。取一个9×9的超元胞,通过改变加在ER材料上的电压、系统的填充率和作为缺陷的圆柱体的半径来分析这几种影响因素对于二维的环氧树脂/ER材料体系能带结构的影响。首先,本课题研究了环氧树脂/职材料的二维声子晶体的单点缺陷。在本论文中主要考虑了电压、填充率、缺陷半径对于单点缺陷能带结构的影响。电压的增大可以导致缺陷态频率与禁带宽度发生变化,同时当电压达到一定值时,声波的压强基本都局域在缺陷处。而填充率和缺陷圆柱体半径的变化也会导致缺陷态频率发生改变。其次,研究了二维声子晶体环氧树脂/ER材料的双点缺陷。双点缺陷为两个完全相同的点缺陷组合而成。分为最邻近、次邻近、次次邻近三种情况进行讨论。且对于每种情况都分别从电压、填充率、缺陷半径对于双点缺陷能带结构的影响这些方面进行讨论。对比分析三种双点缺陷的能带结构后,发现最邻近的双点缺陷与次邻近和次次邻近双点缺陷的能带结构图差别较大,也就是说能带结构会随着两个点缺陷之间的距离变化而变化。相对于单点缺陷来说三种双点缺陷的缺陷态都发生了分离现象,源于两个点缺陷之间的相互作用。最后,是针对正方排列的二维声子晶体环氧树脂/ER材料线缺陷的能带结构的研究。把线缺陷分成直线型、双倍直线型、直弯型、V型和宽V型几种。分析电场强度、填充率、缺陷半径对于整体能带结构的影响。之后把直线型和二倍直线型线缺陷能带图进行对比分析。直弯型、V型、宽V型的线缺陷放在一起进行分类讨论。经过以上的研究,初步可以得到二维声子晶体环氧树脂/ER材料的缺陷态的相关影响因素对其能带结构的影响效果。借此可以或多或少为理论研究和实验探索提供一些指导。
【关键词】：声子晶体 电流变材料 缺陷态 电场强度
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O735
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 引言9-10
• 1.2 声子晶体能带结构的研究历史与现状10
• 1.3 声子晶体能带结构研究的主要方法10-12
• 1.4 Electrorheological fluids的简介及其应用12-13
• 1.5 本课题的来源与主要内容13-14
• 第二章 声子晶体的平面波理论14-26
• 2.1 引言14
• 2.2 弹性波理论14-22
• 2.2.1 弹性波波动方程14-19
• 2.2.2 平面波展开法19-22
• 2.3 二维声子晶体缺陷态分析方法22-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 基于Electrorheological fluids的二维声子晶体的点缺陷态研究26-40
• 3.1 引言26-27
• 3.2 二维声子晶体环氧树脂/ER材料的点缺陷缺陷态研究27-38
• 3.2.1 理论模型27-28
• 3.2.2 数值计算结果28-38
• 3.3 本章小结38-40
• 第四章 基于Electrorheological fluids的二维声子晶体的双点缺陷研究40-70
• 4.1 引言40
• 4.2 对于二维声子晶体环氧树脂/ER材料的双点缺陷态研究40-68
• 4.2.1 最邻近双点缺陷态40-51
• 4.2.2 次邻近双点缺陷态51-62
• 4.2.3 次次邻近双点缺陷态62-68
• 4.3 本章小结68-70
• 第五章 基于Electrorheological fluids的二维声子晶体的线缺陷研究70-103
• 5.1 引言70
• 5.2 二维声子晶体环氧树脂/ER材料的线缺陷研究70-102
• 5.2.1 直线型线缺陷70-80
• 5.2.2 二倍宽直线型线缺陷80-89
• 5.2.3 弯曲型线缺陷89-102
• 5.3 本章小结102-103
• 第六章 总结103-105
• 参考文献105-110
• 攻读硕士学位期间完成的科研成果110-111
• 致谢111

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本文编号：588652