地震超材料是一種創新的地震工程技術，通過多層材料的組合並以週期性排列形成帶隙，當輸入的地震波頻率落在帶隙範圍內時，其振幅將在穿過超材料後顯著減小，從而降低地震災害對保護區域的影響。由於地震波波長較長，頻率內含主要為低頻(20Hz以下)，因此以局部共振為產生帶隙機制、且具低頻帶隙之超材料越具應用於地震工程之實用性。根據樁型地震超材料的參數分析，具有低泊松比、低楊氏模數及低密度的外層材料可以產生低頻且寬的帶隙。軟木因具備上述特性且易於取得，因此本研究探討其作為雙層地震超材料的可行性。本研究的超材料單元如圖1所示，採用軟木作為外殼包覆混凝土內核，並通過頻散分析得到其帶隙範圍。隨後進行縮小五倍比例的縮尺試驗及數值模擬如圖2，試體包含原始設計及在軟木層加入空心的改良設計如圖3。圖4則為兩種地震超材料(實心及空心)之模擬及試驗結果，顯示兩者有相同之趨勢，且軟木實心地震超材料可有效衰減5.6 Hz至10 Hz範圍內的波傳，確認其具低頻且寬之帶隙特性。而在軟木增加空心之改良設計則可將帶隙下界頻率進一步降低約25%，有效衰減範圍為4.6 Hz至9.8 Hz。基於本研究之數值分析與縮尺試驗結果，得證軟木應用於樁型地震超材料確實可行。（土木系吳東諭教授提供）
圖1 軟木樁型實心地震超材料: (a)上視圖; (b)等距視圖; (c)頻散分析圖。
圖2 縮尺試驗設置: (a)軟木實心地震超材料; (b) 軟木空心地震超材料。
圖3 軟木空心地震超材料上視圖。
圖4 波傳衰減結果: (a)軟木地震超材料; (b)空洞改良設計之超材料。