文 献 综 述
摘要：颗粒物质是一类离散颗粒组成的集合体，颗粒之间只有在发生形变时才会产生相互作用，且具有非线性特征，是广泛存在于我们生产生活的物质形态之一，具有不同于固态、液态、气态的独特运动特性。由于对颗粒物质运动规律的理解具有重要科学意义和应用背景，近年来颗粒物质研究逐步成为物理学和工程技术研究中的活跃领域，受到了科研工作者的强烈关注。本文主要介绍了近期颗粒物质的相关研究进展和结果。
关键字：颗粒物质 颗粒链 声二极管 声逻辑单元
1 研究背景及意义
颗粒物质一般指由尺寸的颗粒组成的宏观体系[1,2]。小到海岸边的砂石、丰收的粮食、工厂的原料，大到极区的冰川、地壳的岩块，颗粒物质早已为人所熟知。并且在农业、工业、化学、运输、建筑等领域中，每年生产、运输、 加工及储存颗粒物质，都要消耗地球大约10%的能量[3]。
颗粒物质在静止时具有一些固体的特性，而在运动时则具有一些液体或气体的特性，同时具有类似于三种经典物质状态的特性，是一种特殊的物质形态。由于颗粒尺寸大于1微米，所以可以忽略温度对颗粒物质体系的影响，作用力以摩擦力和碰撞为主，对于单个颗粒本身的物理性质并不敏感。因此，颗粒体系为能量耗散体系，外界作用或颗粒运动能量会通过与其他颗粒的摩擦和碰撞而耗散。颗粒物质呈无序性，使得颗粒体系具有复杂的非线性特征。著名理论物理学家Kananoff[4]认为：一般的流体力学方程描述不了颗粒物质的运动。更有学者比如Jaeger、Nagel和Behringer等人就曾提出，颗粒物质应当看成是区别于传统三态的新物态[5]。由于颗粒物质与其他物质不同的复杂奇特性质，其基本规律也尚未被认识清楚，并且与人们的日常生活生产联系紧密，近年来，颗粒物质体系的研究，已经成为了凝聚态物理研究的前沿之一。
2 研究现状
本课题对颗粒物质的研究，主要以颗粒链为直接研究对象。将互相接触的颗粒排列为特定的几何构型，相邻颗粒之间以赫兹力的形式相互作用，对于一维颗粒链，已经有了广泛的研究，比如对一维颗粒链中波传播特性的研究[6]、对一维颗粒链中多个波相互作用的研究[7]等，近年来，基于颗粒链的声逻辑元件[8,9]也进入人们的视野，以下详细介绍。
2.1 孤立波在一维颗粒链中的传播特性
当脉冲作用施加在颗粒链上时, 可以在颗粒链中形成脉冲波，脉冲作用在一维单一颗粒链中可以形成一种特殊的孤立波，其可以在较长距离内保持稳定的传播，并且集中了脉冲作用的大部分能量[10,,11]。正是由于这些特殊的传播特性，使得颗粒链成为一个很好的研究非线性动力学的系统。为了进一步调控孤立波在颗粒链中的传播特性，改变颗粒的粒度、质量或材质以形成复合颗粒链是常用的方法。将质量不同的球形颗粒相间排列形成一维重-轻复合颗粒链，结果显示，通过改变组成颗粒链的重、轻颗粒的质量比，不仅可以控制孤立波通过重-轻和轻-重颗粒界面时的颗粒的运动速度，而且还可以控制孤立波在颗粒链中的传播速度。
