Diseño y caracterización de metamateriales acústicos basados en guías de onda.

Resumen

El objetivo de este trabajo ha sido la obtención de metamateriales acústicos que exhiban doble negatividad en sus parámetros efectivos a partir de estructuras fabricadas con materiales acústicamente rígidos. Para lograr dicho objetivo se consideraron metamateriales acústicos cuyas unidades dispersivas consisten en cavidades perforadas en el interior de una guía bidimensional. Se realizó un estudio paramétrico del comportamiento de la densidad dinámica de masa y del módulo de compresibilidad efectivos como función de la frecuencia. Este estudio ha permitido encontrar nuevos metamateriales acústicos que presenten un comportamiento negativo en uno o en los dos parámetros efectivos que les caracterizan, abriendo de esta manera la posibilidad de diseño de nuevos dispositivos acústicos. Como resultados destacables del trabajo realizado cabe señalar la obtención de un metamaterial que presenta una densidad dinámica de masa menor que la del medio que lo rodea y un módulo de compresibilidad que presenta un comportamiento resonante en determinados rangos de frecuencia. También es destacable el diseño de una unidad dispersiva que permite obtener metamateriales que presenten una densidad dinámica de masa cercana a cero en un determinado rango de frecuencias y que, en otro rango, presentan un comportamiento doblemente negativo en sus parámetros efectivos. Como principales aplicaciones de impacto y novedad dentro del campo de la acústica se han propuesto y simulado el efecto túnel, filtro de modos verticales, divisor de ondas acústicas. Todas estas aplicaciones son posibles gracias al comportamiento de las estructuras diseñadas como metamateriales con densidad dinámica de masa cercana a cero. Otra aplicación de interés que se ha propuesto es la posibilidad de diseñar una lente acústica mediante cavidades localizadas en el interior de una guía de ondas.