[发明专利]一种三组元声子晶体的复合成型制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料复合成型技术领域，尤其涉及到声学、城市环境、工业噪 声治理、航空噪声治理和航海噪声治理用的一种三组元声子晶体的复合成型制 备方法。

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、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、基体构成，其中包覆体和振子构成 两组元声子晶体，两组元声子晶体和基体构成三组元声子晶体。国内外人员研 究的重点集中在三组元声子晶体的基础理论、带隙计算、仿真分析和性能表征 等方面，对三组元声子晶体的复合成型制备研究较少，目前还没有公开的文献 报道，限制了三组元声子晶体在振动与噪声控制方面的应用研究，阻碍了三组 元声子晶体技术的发展。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种三组元声子晶体的复合成型制备方法， 该复合成型制备方法通过不同的模具和复合制备步骤得到成型的三组元声子晶 体，模具结构简单，复合制备步骤可设计性强，具有成本低、效率高、周期低 的优点。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述的一种三组元声子晶体的复合成型制备方法包括模具的结构设计方法 和围绕模具展开的三组元声子晶体复合制备方法，模具由第一成型板、第二成 型板、第三成型板、第四成型板和第五成型板分别构成，第一成型板和第二成 型板制备振子和包覆体构成的两组元声子晶体，第三成型板、第四成型板和第 五成型板制备两组元声子晶体和基体构成的三组元声子晶体。

所述的一种三组元声子晶体的复合成型制备方法，其模具包含第一成型板、 第二成型板、第三成型板、第四成型板和第五成型板的结构设计，五个成型板 的结构设计分述如下：

1)第一成型板

第一成型板的成型面分布有半球凹圆，每个半球凹圆的直径为￠D_凹，相 邻两半球凹圆的边缘间距为H_凹；

2)第二成型板

第二成型板的成型面呈等距半球凸圆，每个半球凸圆的直径为￠D_凸，相 邻两半球凸圆的边缘间距为H_凸；

3)第三成型板

第三成型板呈方形结构，外形基本尺寸C×K×h(长×宽×厚)，在第三成 型板上设置有浇铸孔；

4)第四成型板

第四成型板呈方形结构，外形基本尺寸C×K×H，在第四成型板的H/2部 设置有半球凹圆平台，在半球凹圆平台端面有序排列有半球凹圆，每个半球凹 圆的直径为￠D_凹，相邻两半球凹圆的边缘间距为H_凹，半球凹圆平台的有效 尺寸为(C-30)×(K-30)，半球凹圆平台距第四成型板上端面的深度为H/ 2；

5)第五成型板

第五成型板呈凹体方形结构，外形基本尺寸C×K×(H+10)，凹体内腔的 有效尺寸为(C-30)×(K-30)，凹体内腔平面距第五成型板上端面的深度为 H。

所述的一种三组元声子晶体的复合成型制备方法，其第一成型板、第二成 型板和第四成型板的尺寸关系如下：

￠D_凹＞￠D_凸，两半球凹圆的中心距￠D_凹+H_凹≡两半球凸圆的中心距 ￠D_凸+H_凸。

所述的一种三组元声子晶体的复合成型制备方法，其第一成型板、第二成 型板、第三成型板、第四成型板和第五成型板由聚四氟乙烯制成。