[發(fā)明專利]一種含非凸型截面孔的聲子功能材料結(jié)構(gòu)及制作方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010537986.8
• 申請(qǐng)日: 2010-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN101989422A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪越勝;王艷鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G10K11/16
• 分類號(hào): G10K11/16
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 毛燕生

1.一種含非凸型截面孔的聲子功能材料結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征是含有以下步驟：

根據(jù)結(jié)構(gòu)聲學(xué)特性的要求，確定合適的晶格常數(shù)；在此基礎(chǔ)上，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求的孔隙率，計(jì)算非凸型截面的尺寸；調(diào)整非凸型截面孔的對(duì)稱性，使其在結(jié)構(gòu)周期方向上呈密排結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到獲得較寬聲學(xué)帶隙的聲子功能材料結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含非凸型截面孔的聲子功能材料結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征是還包括以下步驟：

步驟1；晶格常數(shù)的確定：實(shí)際結(jié)構(gòu)要求在一定聲學(xué)頻率范圍內(nèi)具有禁帶效應(yīng)，但由于結(jié)果的無量綱化，聲學(xué)頻率f_acoustic與晶格常數(shù)a呈反比關(guān)系，即f_acoustic＝Ω×c_t/a(Ω為無量綱的約化頻率或簡約頻率)，故晶格常數(shù)的確定應(yīng)以滿足結(jié)構(gòu)要求的聲學(xué)特性為標(biāo)準(zhǔn)；c_t為基體中橫波波速；

步驟2；非凸型截面孔尺寸的確定：記結(jié)構(gòu)的孔隙率為f，非凸型截面孔的截面積為A_s，聲子功能材料一個(gè)原胞的面積為A，則A_s＝c²-(c-b)²，A＝a²，f＝A_s/A＝(c²-(c-b)²)/a²＝(2bc-b²)/a²，其中b和c為孔截面尺寸；根據(jù)結(jié)構(gòu)要求的孔隙率f和步驟1確定的晶格常數(shù)a，并利用上述公式，得到孔截面尺寸b和c的關(guān)系，通過調(diào)整b和c的大小改變孔的凸凹特性；此為使結(jié)構(gòu)獲得較寬聲學(xué)帶隙的一個(gè)充分條件；

步驟3；結(jié)構(gòu)對(duì)稱性的設(shè)計(jì)：對(duì)于步驟2確定的非凸型截面孔，通過旋轉(zhuǎn)操作來調(diào)整孔的對(duì)稱軸方向，使孔在結(jié)構(gòu)周期方向呈密排形式分布，即使任意相鄰的孔在結(jié)構(gòu)周期方向的距離最小；

步驟4；新型聲子功能材料結(jié)構(gòu)的制作：根據(jù)步驟2確定的孔截面尺寸和步驟3設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，在要求的基體材料上鑿孔；非凸型截面孔按正方晶格并呈密排形式分布，相鄰孔截面形心距離為a；

步驟5；對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)對(duì)聲學(xué)特性的要求，確定合適的晶格常數(shù)；之后，重復(fù)步驟2，根據(jù)結(jié)構(gòu)孔隙率(f＜0.5)的要求，確定該非凸型截面孔的尺寸；接著完全重復(fù)步驟3和4，進(jìn)行結(jié)構(gòu)對(duì)稱性的設(shè)計(jì)和材料結(jié)構(gòu)的制作，即可得到滿足該要求的聲子功能材料結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法制作的聲子功能材料結(jié)構(gòu)，其特征是：非凸型截面孔在結(jié)構(gòu)周期方向呈密排形式排列。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法制作的聲子功能材料結(jié)構(gòu)，其特征是：由非凸型截面孔周期性排列組成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法制作的聲子功能材料結(jié)構(gòu)，其特征是：非凸型截面孔的面積由結(jié)構(gòu)聲學(xué)特性來確定，以獲得較寬的聲學(xué)帶隙為標(biāo)準(zhǔn)確定其具體尺寸。