[发明专利]一种含共振单元的三维声子功能材料结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于声学，涉及了机械、凝聚态物理、力学和材料学等领域。

背景技术

自1993年声子晶体的概念提出以来，声子晶体的研究引起了学者的广泛关注。声子晶体是一种由两种或两种以上材料周期排列形成的声带隙功能材料。声子晶体的一个典型性能是会产生声子带隙，即一定频率范围的弹性波传播被抑制。利用带隙特性，可以设计一定频率范围内的完全无振工作环境，以及设计制造新型的隔音降噪材料；还可以通过对其周期结构进行设计，认为调控弹性波的传播。因此，声子晶体已成为材料学、物理学、声学、力学、微机电等领域共同关注的研究热点。

由板、梁、杆等微元件按照一定规则重复排列构成的空间桁架结构或格栅结构等轻质微结构材料，具有很好的周期拓扑性，因为制作简单而备受关注。且多孔材料具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点,其应用范围远远超过单一功能的材料,因而在航空、航天、化工、建材、冶金、原子能、石化、机械、医药和环保等诸多领域具有广泛的应用前景。

与声子晶体类似，由于周期性，多孔材料(多孔声子晶体)中传播的弹性波在一定的频率范围内必然呈现能带结构和带隙特征。大量科技工作者对多孔声子晶体进行了研究，但主要集中在二维情况，对三维多孔声子晶体的研究较少，且未发现完全带隙。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有结构难以产生完全带隙的不足。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种含共振单元的三维声子功能材料结构的制作方法,该方法包括以下步骤：

步骤一在第一层平板上粘接第一层蜂窝芯；

步骤二在第一层蜂窝芯的每个蜂窝内放置质量块、通过一至六个连接体与第一层平板或蜂窝壁和第一层平板连接；

步骤三在第一层蜂窝芯的上表面粘接第二层平板，制成第一层含正方晶格排列共振单元的封闭的蜂窝材料；

步骤四在第二层平板上粘接第二层蜂窝芯；

步骤五在第二层蜂窝芯的每个蜂窝内放置质量块、通过一至六个连接体与第二层平板或蜂窝壁和第二层平板连接；

步骤六在第二层蜂窝芯的上表面粘接第三层平板，制成第二层含正方晶格排列共振单元的封闭的蜂窝材料；

步骤七按上述方法在第三层平板上粘接第三层蜂窝芯，在第三层蜂窝芯的每个蜂窝内放置质量块、通过一至六个连接体与第三层平板或蜂窝壁和第三层平板连接，在第三层蜂窝芯的上表面粘接第四层平板，制成第三层含正方晶格排列共振单元的封闭的蜂窝材料；

……

在第N层平板上粘接第N层蜂窝芯，在第N层蜂窝芯的每个蜂窝内放置质量块、通过一至六个连接体与第N层平板或蜂窝壁和第N层平板连接，在第N层蜂窝芯的上表面粘接第N+1层平板，制成第N+1层含正方晶格排列共振单元的封闭的蜂窝材料；形成含简立方晶格排列共振单元的三维声子功能材料结构；

N大于等于5；

所述的共振单元包括：在蜂窝芯的每个蜂窝内放置的质量块、一至六个连接体、蜂窝壁、蜂窝芯的上下平板在每个蜂窝上下的部分。

含共振单元的三维声子功能材料结构为第一层至第N层含正方晶格排列共振单元的封闭的蜂窝材料，顺序粘接形成含简立方晶格排列共振单元的三维声子功能材料结构。

所述的三维声子功能材料结构的第一层含正方晶格排列共振单元的封闭的蜂窝材料为：在第一层平板上粘接第一层蜂窝芯，在第一层蜂窝芯的每个蜂窝内放置质量块、通过一至六个连接体与第一层平板或蜂窝壁和第一层平板连接；在第一层蜂窝芯的上表面粘接第二层平板，制成第一层含正方晶格排列共振单元的封闭的蜂窝材料；

在第二层平板上，粘接与第一层蜂窝芯材料完全相同的第二层蜂窝芯，在第二层蜂窝芯的每个蜂窝内放置质量块、通过一至六个连接体与第二层平板或蜂窝壁和第二层平板连接；在第二层蜂窝芯的上表面粘接第三层平板，制成第二层含正方晶格排列共振单元的封闭的蜂窝材料；

……

在第N层平板上，粘接与第一层蜂窝芯材料完全相同的第N层蜂窝芯，在第N层蜂窝芯的每个蜂窝内放置质量块、通过一至六个连接体与第N层平板或蜂窝壁和第N层平板连接；在第N层蜂窝芯的上表面粘接第N+1层平板，制成第N层含正方晶格排列共振单元的封闭的蜂窝材料。