在工业和军事环境中,噪声大多处于中低频段,且设备与设施常年在承重、高温、高压、振动、潮湿等严苛环境条件下工作。传统的多孔吸声材料如纤维吸材料、泡沫吸声材料由于其在中低频吸声效果不佳,并且存在耐久性差、耐压耐温性弱、耐潮性弱、健康环保性不足等缺点,因此不适用于较严苛的工业和军用工作环境中。虽然传统的空腔共振吸声结构（如硬质吸音穿孔板）能够在较为苛刻环境下工作,但是它们在中低频段吸声能力不足,且低频吸声器件的体积较大,这些缺点限制了器件的广泛应用。声学超构材料为解决以上问题提供了新的思路:声学超构材料的吸声性能可以不依赖传统的纤维、泡沫等材料,它们的吸声特性能够用声学亚波长结构来进行自由调控和设计,这种方式简单、方便且能够有效解决传统吸声材料和吸声结构的局限性,因此为新型吸声材料和器件的研发提供了很大的自由度和灵活性。本文基于多通道折叠腔结构和慢波声学超材料设计了两类硬质吸声器件,对它们的吸声机理、理论模型、仿真计算及实验测试等展开了研究。这些新型吸声结构有潜力应用于严苛环境,其主要优点有:（1）它们的吸声特性主要由其几何结构决定,可以针对线谱窄带噪声和宽带噪声来设计不同功能的硬质吸声结构,适用于工业和军事等严苛环境下的应用;（2）选材广泛,能够采用塑料、金属和陶瓷等硬质材料实现器件的加工,因此具有抗腐蚀、耐压、抗冲击和耐温耐潮等优点,可适用于工厂、航空航天以及军用车辆与船舶装备等苛刻环境下;（3）3D打印技术可用于这些声学超构材料的加工,能够实现高精度、成本、大批量的器件加工制造,有希望向市场化推广。论文的研究工作和成果主要包括以下几方面。首先,建立了声波与多通道折叠腔结构作用的理论与数值仿真模型,在此基础上对复杂的声波—折叠腔相互作用进行理论与数值仿分析,为多通道折叠腔吸声器件的开发提供理论依据和设计方法。通过优化设计,实现了折叠腔在230 Hz低频线谱处的准完美吸声（吸声系数>0.95）,该结构厚度仅为工作波长的1/50。进一步,采用多折叠腔串联结构实现了210 Hz-1500 Hz频段多个共振吸收峰的调控,为低频线谱噪声控制技术提供了新的思路和方法。另外,提出了一种劈尖型慢波吸声超材料,建立了慢波超材料的理论和有限元仿真模型,对超材料的色散、声波群速度以及吸声特性进行了研究,揭示了慢波超材料的超宽带、高性能吸声特性。进一步,对劈尖慢波超材料的结构参数进行优化,实现了从1600Hz-5000 Hz的宽带高性能吸声效果。最后,对劈尖慢波超材料进行了改进,设计了一种折叠型劈尖结构,它能够在不增加器件整体尺寸的前提下,有效拓展器件的低频吸声性能,该结构能够将其最低吸声频率降低至少一个倍频程。