空气传播噪声是建筑、交通与工业系统中普遍存在的问题。传统隔声材料多依赖高密度和大厚度来提高声透射损失，但在轻量化和通风需求较高的应用场景中，这类方案受到一定限制。

近日，来自纽卡斯尔大学、中南大学、电子科技大学及新加坡国立大学的研究团队合作，在Physical Review Applied 发表综述性研究，论证了晶格超材料（lattice metamaterials）作为先进空气声隔声材料的潜力。

研究指出，近年来工程领域对“轻质、可通风、可设计”的隔声结构需求逐渐增加。相较于连续致密材料，由周期性单元构成的声子晶体和声学超材料被认为能够通过结构效应调控声波传播。其中，三维晶格超材料因其几何可设计性和制造灵活性，逐渐受到关注。

作者认为，目前关于晶格超材料在吸声和力学性能方面已有较多研究，但其在空气声隔声（sound insulation）方面的系统性分析仍相对有限，因此有必要从结构类型、声学机理和理论建模角度加以总结。

主要声学衰减机制

论文中提出，晶格超材料中的空气声衰减主要与以下两类机制相关：

1. 布拉格散射

由周期性结构引起，当入射声波波长接近晶格周期的两倍时，因相位干涉形成声学带隙，导致 STL 显著提升。该机制具有尺度依赖性，可通过调整晶格常数进行频率调谐。

2. 局域共振

由晶格内部腔体、孔道或结构振动引发，可在远小于波长的亚波长尺度上产生隔声效应。文中重点讨论了亥姆霍兹共振和结构共振（由封闭空腔内空气柱振动形成的驻波模式，当腔体尺寸支持四分之一或半波长模式时触发）。这些共振通常在特定频率处产生尖锐的 STL 峰值。

结果显示：

板型晶格与TPMS结构：由于与空气之间存在较大的声阻抗差异，能有效反射和散射声波，表现出明显的布拉格带隙和局域共振特征。例如，简单立方板型晶格在约2.2 kHz处出现显著的STL峰值，归因于亥姆霍兹共振；更高频段则因腔体模态出现次级峰。TPMS结构（如Gyroid）虽无明显尖锐共振峰，但整体STL水平较高且频带较宽。

桁架型晶格：因实体体积分数低、声阻抗接近空气，声波易于穿透，在所研究频段内未观察到显著隔声带隙，STL普遍较低。