[发明专利]一种湿度控制带隙的声子晶体

说明书

一种湿度控制带隙的声子晶体，包括散射体材料和基体吸水材料，所述基体吸水材料呈二维周期结构排列，通过XY模式下的波动方程推导得出基体吸水材料质量密度和二维周期结构排列下的声子晶体带隙之间的函数关系，从而达到用外场湿度控制带隙的目的。本发明提供了一种有效实现外场控制带隙的湿度控制带隙的声子晶体，从而达到不用重新制备也可调带隙的目的。

技术领域

本发明涉及声子晶体领域，尤其是一种湿度控制带隙的声子晶体。

背景技术

声子晶体(Phononic Crystals)，即弹性常数及密度周期分布的材料或结构。弹性波在声子晶体中传播时，受其内部结构的作用，在一定频率范围(带隙)内被阻止传播，而在其他频率范围(通带)可以传播。目前，常规的声子晶体，存在外场控制带隙困难的问题。

发明内容

为了克服已有声子晶体的外场控制带隙困难的不足，本发明提供了一种有效实现外场控制带隙的湿度控制带隙的声子晶体，从而达到不用重新制备也可调带隙的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种湿度控制带隙的声子晶体，包括散射体材料和基体吸水材料，所述基体吸水材料呈二维周期结构排列，声子晶体XY模式下的波动方程为：

其中，ρ(r)为该材料的密度参数，λ(r),μ(r)分别为拉梅第一参数和拉梅第二参数，它们统称为材料参数；u_xy(r,t)表示在位置矢量r下的位移函数，t表示时间分量，下标x、y表示位移，仅与x、y坐标有关；是矢量微分算符，是二阶矢量微分算符，也叫拉普拉斯算符；通过该公式推导得出基体吸水材料质量密度和二维周期结构排列下的声子晶体带隙之间的函数关系，从而达到用外场湿度控制带隙的目的。

进一步，散射体材料为硅。

再进一步，所述基体吸水材料为聚丙烯酸钠。

本发明中，聚丙烯酸钠是一种高分子吸水树脂(简称SAP)。基体吸水材料为聚丙烯酸钠。其吸水原理为：

—CH₂＝CH-COOH+NaOH→—CH₂2＝CH-COONa+H2O

n(—CH₂＝CH-COONa)→[－CH₂－CH(COONa)]n

聚丙烯酸钠→架桥成网络结构。

它能吸收其自身重量数百倍、甚至上千倍的水。固态产品为白色(或浅黄色)块状或粉末，液态产品为无色(或淡黄色)粘稠液体。溶解于冷水、温水、甘油、丙二醇等介质中，而且对温度变化稳定。

本发明的有益效果主要表现在：能解决声子晶体带隙由外场控制困难的问题，有效实现外场湿度控制带隙。

附图说明

图1为二维声子晶体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1，一种湿度控制带隙的声子晶体，包括散射体材料和基体吸水材料，所述基体吸水材料呈二维周期结构排列，声子晶体XY模式下的波动方程为：

其中，ρ(r)为该材料的密度参数，λ(r),μ(r)分别为拉梅第一参数和拉梅第二参数，它们统称为材料参数；u_xy(r,t)表示在位置矢量r下的位移函数，t表示时间分量，下标x、y表示位移，仅与x、y坐标有关；是矢量微分算符，是二阶矢量微分算符，也叫拉普拉斯算符；通过该公式推导得出基体吸水材料质量密度和二维周期结构排列下的声子晶体带隙之间的函数关系，从而达到用外场湿度控制带隙的目的。