İçi Boş Silindirlerden Oluşan Farklı Örgü Yapılarına Sahip Fononik Kristallerin Bant Yapılarının İncelenmesi

Öz

Fononik kristaller, farklı akustik özelliklere sahip iki veya daha fazla malzemeden meydana gelen akustik metamalzemelerdir. Günümüzde mikro/nano-mekanik boyutlardaki tasarımlarla, MHz/GHz frekanslarda kablosuz iletişim, algılama, perdeleme, ultrasonik görüntüleme, ses odaklaması, dalga hapsetme, dalga kılavuzu gibi birçok uygulaması vardır. Bu çalışmada, duyulabilir ses frekansı aralığında (100Hz-20kHz), içi boş Alüminyum silindirlerden oluşan farklı örgü yapılarına sahip iki boyutlu fononik kristallerde bant yapıları incelendi. Fononik kristalin bant yapısı Sonlu Elemanlar Metodu ile teorik olarak hesaplanarak Hızlı Fourier Dönüşümü ile bu analizin geçerliliği test edildi.

Anahtar Kelimeler

• Fononik Kristal
• Bant Yapısı
• Sonlu Elemanlar Metodu
• Metamalzeme

References

1. [1] P. Deymier, Acoustic Metamaterials and Phononic Crystals. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2013.
2. [2] M. S. Kushwaha, P. Halevi, “Giant Acoustic Stop Bands in Two-Dimensional Periodic Arrays of Liquid Cylinders”, Applied Physics Letters, vol. 69, no. 1, pp. 31-33, 1996, https://doi.org/10.1063/1.118108
3. [3] A. Sukhovich, B. Merheb, K. Muralidharan, J. O. Vasseur, Y. Pennec, P. A. Deymier, J. H. Page, “Experimental and Theoretical Evidence for Subwavelength Imaging in Phononic Crystals”, Physical Review Letters, vol. 102, no. 15, 154301, 2009, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.154301
4. [4] C. He, H. Zhao, R. Wei; B. Wu, “Existence of Complete Band Gaps in 2D Steel-Water Phononic Crystal with Square Lattice”. Frontiers of Mechanical Engineering in China. vol. 5, no. 4, pp. 450–454, 2010, https://doi.org/10.1007/s11465-010-0105-y
5. [5] Z. Liu, X. Zhang, Y. Mao, Y.Y. Zhu, Z. Yang, C.T. Chan, P. Sheng, “Locally resonant sonic materials”. Science 289, vol. 289, no. 5485, pp. 1734–1736, 2000, doi:10.1126/science.289.5485.1734.
6. [6] Figes. Akustik Meta Malzemeler – Yeni Ufuklar Açan Malzeme Teknolojisi. Snell Yasası ve Negatif Kırınım, Erişim Tarihi: 27.05.2019. [Online]. https://figes.com.tr/akustik-meta-malzemeler-yeni-ufuklar-acan-malzeme-teknolojisi]
7. [7] Z. Özer, “Fononik Kristalerde Ses Dalgasının Dispersiyon Özellikleri: Sonlu Elemanlar Analizi”. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 33, no. 3, pp. 145 - 152, 2018, https://doi.org/10.21605/cukurovaummfd.504561
8. [8] D.P. Elford, “Band Gap Formation in Acoustically Resonant Phononic Crystals”, Doctoral thesis, Loughborough University Institutional Repository, Loughborough, 2010.

9. [9] Z. Özer, “Dispersion Features of Elastic Waves in Phononic Crystals: Finite Element Analysis”. Ferroelectrics, 2019, vol. 544, no. 1, pp. 68-74, https://doi.org/10.1080/00150193.2019.1598187
10. [10] Jr E. J. P. disper, J. M. C. Dos Santos, “Complete Band Gaps in Nano-piezoelectric Phononic Crystals”, Materials Research, vol. 20, no. 1, pp. 15-38, 2017, doi:10.1590/1980-5373-mr-2017-0298
11. [11] S. Palaz, O. Oltulu, A. M. Mamedov, “Dönen Kare Çubuklu İki Boyutlu Fononik Kristalin Dispersiyon Özellikleri”. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 19, pp. 536 - 543, 2019, doi: 10.35414/akufemubid.577855.
12. [12] C. He, H. Zhao, R. Wei & B. Wu , “Existence of Complete Band Gaps in 2D Steel-Water Phononic Crystal with Square Lattice”, Frontiers of Mechanical Engineering in China, vol. 5, no. 4, pp. 450-454, 2010, doi: 10.1007/s11465-010-0105-y
13. [13] Z. Özer, S. Palaz, A. M. Mamedov, E. Özbay, “Band Structure and Transmission Spectra in Multiferroic Based Sierpinski-Carpet Phononic Crystal”. European Physical Journal-Applied Physics, vol. 90, no. 2, pp. 1-6, 2020. https://doi.org/10.1051/epjap/2020190355
14. [14] G. Atasever, “İki boyutlu katı/katı fononik kristallerde elastik band yapıları”, Y.L. tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Bölümü, Harran Üniversitesi, Şanlıurfa, 2019. http://hdl.handle.net/11513/2446.
15. [15] X.J. Liu, Y.H., Fan, “Band Structure Characteristics of T-square Fractal Phononic Crystals”, Chin. Phys. B, vol. 22, no. 3, 036101, 2013, doi:10.1088/1674-1056/22/3/036101
16. [16] Z. Özer, M. Demir, A. M. Mamedov, E. Özbay, “Band Structure of Phononic Crystal Consist of Hollow Aluminum Cylinders in Different Media; Finite Element Analysis”, presented at the 5th International Conference on Competitive Materials and Technology Processes, Miskolc-Lillafüred, Hungary Citation Sci., Oct. 8–12, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., vol. 613, 012018, 2018, doi: 10.1088/1757-899X/613/1/012018