[发明专利]利用散射体制备三组元声子晶体的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料复合成型工艺技术领域，尤其涉及是一种利用散射体制备三组元声子晶体的方法。

背景技术

近年来，经典波在周期性复合介质中传播的研究极其活跃，并把具有弹性波带隙的人工结构的功能材料称为声子晶体，其中由三种组元材料构成的声子晶体称为三组元声子晶体。

声子晶体有着同光子晶体相似的基本特性：声子晶体具有能带，能带间存在声波带隙，当声波频率落在声波带隙频率范围内时，声波被禁止传播。在声子晶体内部，材料组分的弹性常数、质量、密度等参数周期性变化。随着材料组分搭配的不同或周期结构形式的不同，声子晶体的声波带隙特性也就不同。声子晶体具有广阔的发展空间和直接的军事应用背景，如用于隔声降噪、隔振减振、超声换能器、振荡器等，可大幅度地提高探测器材的灵敏度，降低潜艇等武器装备及重要目标的特性信号。三组元声子晶体由于具有特殊的局域共振机理，而使其带隙具有低频、宽带的特性，对于实际应用有着重要的价值。

三组元声子晶体一般由振子、包覆体和基体构成，其中包覆体和振子构成两组元声子晶体，两组元声子晶体所构成的散射体是组成三组元声子晶体的基本条件，将散射体包裹在基体中可以制备出三组元声子晶体，但是有关三组元声子晶体的制备方法至今未见报道。基体通常是指密度小、大模量的环氧树脂或聚氨酯。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种利用散射体制备三组元声子晶体的方法，利用该方法可以方便、快捷地制备出三组元声子晶体，该方法具有方法简单、可操作性强、成本低、缺陷低和周期低的优点，促进了三组元声子晶体技术的快速发展。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

首先需要说明的是，三组元声子晶体中由两组元声子晶体构成的散射体已作为发明专利另案申请，本发明所指的散射体是修整过的成型散射体，成型散射体是由包覆体和振子通过散射体成型模具制备而得，包覆体采用硅橡胶，振子采用金属粒子球。

所述的利用散射体制备三组元声子晶体的方法，是将散射体有序排列并均匀包裹在基体中，所述的基体是不同配比的环氧树脂，包裹的过程通过成型模具来实现，具体制备方法如下：

I、成型模具

成型模具由上成型板、下成型板a和下成型板b组成；上成型板呈方形结构，外形基本尺寸C×K×h(长×宽×厚)，在上成型板设置有浇铸孔；下成型板a呈方形结构，外形基本尺寸C×K×H，在下成型板a的H/2部设置有半球孔形平台，在半球孔形平台端面有序排列有半球孔形，每个半球孔形的孔径为￠D_凹，相邻两半球孔形的边缘间距为H_凹，半球孔形平台的有效尺寸为(C-30)×(K-30)，半球孔形平台距下成型板a上端面的深度为H/2；下成型板b呈凹体方形结构，外形基本尺寸C×K×(H+10)，凹体内腔的有效尺寸为(C-30)×(K-30)，凹体内腔平面距下成型板b上端面的深度为H；将上成型板的浇铸面、下成型板a半球孔形平台的四周面和下成型板b凹体的四周面用90#汽油擦洗干净后再用丙酮清洗，并在30～100℃范围内干燥备用；

II、不同配比的环氧树脂配料

按质量比取10份的环氧树脂2206A和3份的环氧树脂2206B并充分搅拌均匀形成环氧树脂混合物，然后将环氧树脂混合物置于抽真空设备中进行抽真空处理以除去环氧树脂混合物中混入的气泡并备用；

III、制备步骤

i、选用与￠D_凹直径相同的散射体并用丙酮擦洗散射体的表面，待干燥后将其排布到下成型板a的每个半球孔形腔内，然后将上成型板盖在下成型板a的上端面并用螺栓将其紧固在一起；

ii、将排除气泡的环氧树脂从上成型板的浇铸孔浇铸到排布有散射体的下成型板a内，再将其置于30～100℃范围内的烘箱中进行固化成型24h，待其内的环氧树脂完全包裹固化散射体后再拧开螺栓去除上成型板，将环氧树脂包裹固化的散射体从下成型板a中取出，然后将环氧树脂包裹固化的散射体翻转180°放入下成型板b的凹体内，使环氧树脂包裹固化的散射体一面与下成型板b的凹体面接触，或是未被环氧树脂包裹的散射体另一面朝上，然后将上成型板盖在下成型板b的上端面并用螺栓将其紧固在一起以进行散射体另一面的固化成型；

iii、将排除气泡的环氧树脂从上成型板的浇铸孔浇铸到散射体另一面，再将其置于30～100℃范围内的烘箱中进行固化成型24h，待其内的环氧树脂完全包裹同化散射体另一面后再拧开螺栓去除上成型板，将完全包裹固化的散射体从下成型板b中取出制得三组元声子晶体。