[发明专利]用3D打印制备的中低频隔声超材料结构

说明书

技术领域

本发明属于中低频隔声超材料技术领域，尤其涉及一种可用3D打印技术制备的中低频隔声超材料结构。

背景技术

声学超材料指的是一类自然界没有的具有特殊性质的用于声学的人造材料。通过特殊设计的声学超材料往往拥有一些传统材料无法实现的特别的性质，比如声学成像和声学隐形等特性。事实上，构成声学超材料的成分上没有什么特别之处，它们的奇特性质源于其特殊设计的几何结构以及尺寸大小，或者不同特性材料的周期性与特定位置的摆放。通常，声学超材料含有各种微结构，通过特殊设计，可以对声波施加奇特的影响。

在2000年的science期刊上，刘正猷等人首次提出了局域共振型声子晶体的概念。论文中提出用硅胶包覆铅球嵌入在环氧树脂基体中，弹性波以及声波传播到此类结构时，由于受到硅胶和铅球的振动影响，导致一部分频段的声波无法继续向前传播，形成了禁带。局域共振声子晶体比相同尺寸的bragg散射型声子晶体的第一带隙频率降低了两个数量级。这一发现实现了小尺寸控制大波长，广泛的应用于低频振动噪声隔绝中。

目前的局域共振型隔声材料均为多种材料组成，设计难度高，加工工艺十分复杂，不同材料间的固定方式不够理想往往影响到材料的使用寿命。另外，此类超材料中往往含有配重块，使得整体重量较大，不适用于实际场合。而且，此类超材料中的基体较硬，不易变形，从而不能较好得满足各种装夹环境。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种用3D打印技术制备的中低频隔声超材料结构，无需制作配重块和坚硬的基体，即可很好地运用于实际工程中。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用3D打印制备的中低频隔声超材料结构，其特点在于，包括边框、连接体和中心体一体而成的单元体，该单元体由单一材料组成；

所述的中心体位于所述的边框的中央，所述的连接体连接所述的边框和中心体，所述的边框的厚度是所述的连接体的厚度的5倍或五倍以上。

所述的边框和中心体的厚度为2mm-50mm，所述的连接体的厚度为0.2mm-10mm。

所述的中心体的形状为三角形、矩形或六边形。

所述的边框和中心体具有通向内部的螺旋形孔。

所述的边框和中心体上表面具有凸起，该凸起为圆柱体、长方体、圆锥或者圆台。

多个所述的单元体相互交错的周期性分布排列。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)由单一材料组成，可用3D打印机制备，与传统局域共振中低频隔声材料的制备方法相比，具有快捷便利、设备投资成本低、工艺简单、节能环保、耗时短等优点。

2)质量轻，由于没有配重块和较硬的基体，超材料整体密度可以不超过1300kg/m³。

3)结构简单，便于携带、运输和装配，进一步拓宽了这种结构在工程实际中的应用范围

4)与相同质量的传统材料相比，具有更好的中低频隔声效果。

附图说明

图1是本发明用3D打印技术制备的中低频隔声超材料结构的单元体第一实施例的结构示意图

图2是单元体结构周期性排列的结构示意图

图3是由多种单元体结构组合的示意图

图4是本发明用3D打印技术制备的中低频隔声超材料结构的单元体第二实施例的结构示意图

图5是样品隔声量曲线

图6是本发明用3D打印技术制备的中低频隔声超材料结构的单元体第三实施例的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

请参阅图1，图1是本发明用3D打印技术制备的中低频隔声超材料结构的单元体第一实施例的结构示意图，如图所示，一种用3D打印技术制备的中低频隔声超材料，包括边框1、连接体2和中心体3一体而成的单元体，该单元体由单一材料组成。这三部分的形状可以是正方形，圆形，三角形等任意形状。其中边框1和中心体3的厚度较厚为2mm-50mm，连接体2的厚度较薄为0.2mm-10mm，且满足边框1和连接体2的厚薄比在5以上。