[发明专利]一种基于多分级结构的吸声材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于多分级结构的吸声材料，其特征在于，所述吸声材料包含n个层级的共振腔，所述各个层级共振腔的尺寸设计如下：

假设所需吸声材料的共振频率为f₁～f_n，具体为：

1)确定各层级单个共振腔尺寸

选取共振腔体积为主要控制尺寸，则在给定共振腔开口面积S和腔口直径d的条件下由基于亥姆霍兹共振腔的共振频率计算公式即式(1)确定共振腔体积的变化范围V₁～V_n，

其中，c为声速，S为共振腔开口面积，l为共振腔腔口深度，d为共振腔腔口直径，V为共振腔体积；

所述共振腔腔口深度l为：0.5mm≤l≤2mm；

2)共振腔具体分级选择

多分级共振腔的体积序列如式(2)所示：

其中，n为分级级数，n≥2，满足V_i+1＜V_i＜V_i-1；

且所述每个层级共振腔总体积V'满足式(3)，

V/2n≤V'≤2V/n (3)

其中V为吸声材料总体积，且n级共振腔的总体积之和小于V；

所述n个层级的共振腔的位置分布为：应用几何拓扑学安排每个层级共振腔的位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于多分级结构的吸声材料，其特征在于：所述n个层级的共振腔中，每个层级共振腔为对称的形状。

3.根据权利要求1所述的一种基于多分级结构的吸声材料，其特征在于：所述n小于等于20。

4.一种基于多分级结构的吸声材料的制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：

步骤1、多分级共振腔的设计：假设所需吸声材料的共振频率为f₁～f_n，具体设计如下：

1)确定各层级单个共振腔尺寸

选取共振腔体积为主要控制尺寸，则在给定共振腔开口面积S和腔口直径d的条件下由式(1)确定共振腔体积的变化范围V₁～V_n，

其中，c为声速，S为共振腔开口面积，l为共振腔腔口深度，d为共振腔腔口直径，V为共振腔体积；

所述共振腔腔口深度l为：0.5mm≤l≤2mm；

2)共振腔具体分级选择

多分级共振腔的体积序列如式(2)所示：

其中，n为分级级数，n≥2，且满足V_i+1＜V_i＜V_i-1；

步骤2、多分级共振腔的排布

由步骤1得到的n级共振腔，其中，每个层级共振腔总体积V'满足式(3)：

V/2n≤V'≤2V/n (3)

其中V为吸声材料总体积，且n级共振腔的总体积之和小于V；

根据所得各个层级的共振腔，应用几何拓扑学安排每个层级共振腔的位置；

步骤3、制造上述设计好的吸声材料。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述n小于等于20。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述n个层级的共振腔中，每个层级共振腔为对称的形状。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述制造方法为：根据根据步骤2得到的设计结果画出三维图样，选择合适的原材料和相应的3D打印技术成型出吸声材料。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述共振腔采用共振贴片或共振薄膜替代。