Akustische Metamaterialien
 

Das Konzept der Metamaterialen wird seit dem Jahr 1968 untersucht und basiert in seinem Wirkprinzip auf der physikalischen Struktur des verwendeten Materials. Metamaterialien wurden entwickelt um die Ausbreitung von Licht und Funkwellen zu kontrollieren bzw. zu beeinflussen.
Aus diesem Grund nutzte Veselago - der Erfinder der Metamaterialien - periodische Anordnungen von dielektrischen Materialien in Strukturen wie Drahtgittern, die eine negative Brechungsindex haben. Deshalb weisen Metamaterialien Eigenschaften auf, die von Materialien in der Natur nicht zu beobachten sind.

Die Analogie zwischen elektromagnetischen und akustischen Wellen führt zur Nutzung von periodischen Strukturen, die aus resonanten Elementen besteht. Diese sind die kleinsten Elemente eines Metamaterials und werden in der Literatur als „Unit Cells“ bezeichnet. Diese Unit Cells können eine hohe Dämpfung in einem tiefen Frequenzbereich aufweisen, in dem passive Absorber nur ein bedingt garantierbare Leistung erbringen können. Aus dem Verbund dieser kleinen Elemente entsteht eine Metastruktur.

Um in tiefen Frequenzbereichen mechanische in thermische Energie zu wandeln sind im Allgemeinen poröse Absorber mit hohen Volumina notwendig. Aufgrund dieser hohen Volumina ist das Ziel beim Einsatz von Metamaterialien in der Akustik, die Ausbreitung von Schwingungen und Lärm in Festkörper und Fluiden zu verhindern und dabei das kleinste mögliche Volumen zu nutzen.

Kurze Präsentation der Masterarbeit
"Acoustic Resonator Concepts for Metamaterial-based Splitter Silencers"