[发明专利]一种吸声频带可调的吸声体

说明书

本发明公开一种吸声频带可调的吸声体，涉及低频吸声技术领域，包括依次连接的盒顶、盒体和盒底，盒体内依次装有吸声海绵层、曲面变形吸声结构和自动振动吸声结构；吸声海绵层位于盒顶内顶壁；曲面变形吸声结构和自动振动吸声结构的个数为多个；曲面变形吸声结构包括柔性基体层、片状电极、控制系统和电源，片状电极的个数为多个，多个片状电极呈矩阵排列分布在柔性基体层的两面或一面，柔性基体层为离子交换膜层；所述片状电极与电源连接，电源与控制系统连接，致使柔性基体层发生形变。本发明的有益效果在于：本发明中的吸声频率可调的吸声体结构简单、尺寸小，且吸声性能可调。

技术领域

本发明涉及低频吸声技术领域，具体涉及一种吸声频带可调的吸声体。

背景技术

低频振动噪声在现代社会中普遍存在，例如伴随着泵、风机等旋转机械的旋转噪声；发动机等动力机械的低阶谐振频率导致的辐射噪声等。对于这些噪声的控制和处理研究贯穿了整个工业发展。传统的多孔吸声材料满足线性响应理论，其内部噪声衰减与频率正相关，因此，对中高频噪声有较好的吸隔声效果，而对低频噪声的吸收效率非常低下。近年来，声子晶体和超材料的发展为低频噪声吸收注入了新的生机，为实现亚波长吸声结构提供了重要途径。

此外，通常的无源吸声结构只能在特定频率范围下实现最佳性能，频带设计因受材料、结构的限制而优化空间极为有限。而现有研究中具有较为突出吸声性能的吸声体，往往都具有复杂的内部结构，且一旦制备出来，吸声性能就不能改变。如公开号为CN101727894A的专利公开一种内置共振腔体的复合吸声单元。这一点在很大程度上与先进设备的自适应设计方向相违背。伴随着薄膜型超材料的发展，在声学系统中引入柔性智能材料成为近几年快速发展进来的前沿研究方向。目前探索较多的柔性智能材料主要有压电聚合物PVDF，DE驱动器以及磁流变弹性体。

离子聚合物-金属复合材料(Ionic Polymer-Metal Composites，IPMC)，为柔性智能材料，是一种典型的离子型电致动聚合物。目前仍没有关于其吸声性能方面的研究和应用。现有研究表明，IPMC在机械力作用下，内部离子和溶剂可以产生定向迁移，从而在两片电极间产生电势差(即产生电能损耗)，且IPMC内部具有无数微纳米跨尺度孔隙及电极颗粒(利于产生热能损耗)，这些特点都正面或侧面证明了IPMC在低频可调吸声领域的应用潜力。

发明内容

本发明针对现有技术中低频吸声体笨重、尺寸大、结构复杂及吸声体一旦制备出来，其吸声性能难以改变等瓶颈问题，提供一种基于柔性智能材料的吸声频率可调的吸声体。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种吸声频率可调的吸声体，包括依次连接的盒顶、盒体和盒底，所述盒体内依次装有吸声海绵层、曲面变形吸声结构和自动振动吸声结构；

所述吸声海绵层位于盒顶内顶壁；所述曲面变形吸声结构和自动振动吸声结构的个数为多个；

所述曲面变形吸声结构包括柔性基体层、片状电极、控制系统和电源，所述片状电极的个数为多个，多个片状电极呈矩阵排列分布在柔性基体层的两面或一面，所述柔性基体层为离子交换膜层；所述片状电极与电源连接，所述电源与控制系统连接，致使柔性基体层发生形变。

有益效果：柔性基体层和片状电极形成IPMC结构，将电极外接电源，电源与控制系统连接，控制系统对电极施加电压，片状电极间产生电势差，使得柔性基体中的阳离子和水向阴极移动，从而使IPMC结构发生厘米级柔性形变。通过对电极施加不同的电压来控制IPMC结构的变形，可以改变吸声体的结构，从而改变整体结构的吸声频段。

使用控制系统对将多个片状电极施加不同的电压，使每个IPMC曲面变形步调不统一，可使得柔性基体膜产生复杂曲面变形，进一步增加吸声频率范围。本发明中的吸声频率可调的吸声体结构简单、尺寸小，且吸声性能可调。

优选地，所述自动振动吸声结构包括并列间隔设置的IPMC条状薄膜。