[发明专利]一种低频噪声仿生声学超材料及其制备方法

说明书

本发明属于降噪材料技术领域，尤其涉及一种低频噪声仿生声学超材料及其制备方法。本发明提供了一种低频噪声仿生声学超材料，包括刚性矩形框、横向柔性韧带、纵向柔性韧带、斜向柔性韧带，刚性矩形框包括多个单元格；每个单元格通过铰链安装有横向柔性韧带、纵向柔性韧带和斜向柔性韧带；柔性韧带上均等距间隔安装有谐振器。本发明还提供了一种低频噪声仿生声学超材料的制备方法，包括将刚性矩形框分隔为多个单元格；在每个单元格的刚性框架上通过铰链安装横向柔性韧带、纵向柔性韧带和斜向柔性韧带；并在柔性韧带上通过铰链连环形谐振器。本发明能有效解决现有的声学超材料普遍存在减振效果不佳和强度不高易破损的技术问题。

技术领域

本发明属于降噪材料技术领域，尤其涉及一种低频噪声仿生声学超材料及其制备方法。

背景技术

声学超材料是一种可通过毫米级尺寸的结构控制大波长声波的材料，在低频噪声治理方面具有广阔的前景。2000年，刘正猷等通过在低频处引入局部共振单元，能吸收低频声波所传递的能量而在产生低频禁带。2008年，Yang等人在圆形弹性薄膜上固定质量块，并将薄膜固定在骨架上，实现了200-300Hz的禁带。中国专利201210490610.5提出了具有局域共振特性的二维二组元膜型暗声学超材料，可以较大范围地吸收低频声波。中国专利201310513807.0研究了具有不同质量配重的复合元胞结构的声学超材料，通过调节配重位置和质量实现较宽带隙范围。中国专利201410235514.5利用轻质EVA和硅胶两种材料制备了轻质二组元声学超材料，在200Hz范围有宽度为73Hz的低频带隙。然而，上述声学超材料普遍存在减振效果不佳和强度不高易破损的缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种低频噪声仿生声学超材料及其制备方法，能有效解决现有的声学超材料普遍存在减振效果不佳和强度不高易破损的技术问题。

本发明提供了一种低频噪声仿生声学超材料，包括刚性矩形框、横向柔性韧带、纵向柔性韧带、斜向柔性韧带，所述刚性矩形框包括多个单元格；

每个所述单元格通过铰链安装有所述横向柔性韧带、所述纵向柔性韧带和所述斜向柔性韧带；

所述横向柔性韧带、所述纵向柔性韧带和所述斜向柔性韧带上均等距间隔安装有谐振器。

优选的，所述铰链为方形铰链。

优选的，所述谐振器为环形谐振器。

优选的，所述单元格长度为a，所述方形铰链的长度为b，所述横向柔性韧带、所述纵向柔性韧带、所述斜向柔性韧带和所述环形谐振器的厚度为c，所述环形谐振器的数量为N，环形谐振器的最外层半为径R_N，其中，R_N＝0.1·a·(1+N)/2。

优选的，b的取值范围为0.03·a-0.05·a，c的取值范围为0.008·a-0.012·a。

优选的，N的取值范围为6-10。

优选的，a的取值范围为20-50cm。

本发明还提供了一种低频噪声仿生声学超材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将刚性矩形框分隔为多个单元格；

步骤2：在每个所述单元格的刚性框架上通过铰链安装横向柔性韧带、纵向柔性韧带和斜向柔性韧带；

步骤3：在所述横向柔性韧带、所述纵向柔性韧带和所述斜向柔性韧带上通过铰链连接一组等距圆形的环形谐振器。

优选的，所述单元格长度为a，所述方形铰链的长度为b，所述横向柔性韧带、所述纵向柔性韧带、所述斜向柔性韧带和所述环形谐振器的厚度为c，所述环形谐振器的数量为N，环形谐振器的最外层半为径R_N，其中，R_N＝0.1·a·(1+N)/2。