[發明專利]聲超散射體及其隔音裝置

有效

• 申請號: 201310337917.6
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103362229A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 程營;魏琦;吳大建;劉曉峻
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: E04B1/84
• 分類號: E04B1/84;E06B7/02;E06B5/20;E04B2/88
• 代理公司: 江蘇銀創律師事務所 32242
• 代理人: 何震花

技術領域

本發明涉及聲學超構體和隔音設備。

背景技術

隨著城市化進程的加快，噪聲污染已成為環境污染的重要問題。交通噪聲、施工噪聲等污染令人日夜不寧，對日常工作、生活和健康造成嚴重影響。目前采用隔聲窗治理噪聲是一種常用的方法，然而人們又需要打開窗戶進行通風換氣，這就直接導致隔聲窗的隔聲性能大幅下降。因此，開發一種能夠在自然通風的同時有效隔離室外噪聲的通風隔聲窗具有重要意義。國內外對于通風隔聲窗的相關研究已取得一定進展。CN1482341等公開專利中描述的隔聲窗設計大都采用多層玻璃錯置被動吸聲降噪方式，針對中高頻段噪聲隔聲效果比較明顯，但在處理低頻噪聲時通常需要通過增加通風通道彎折次數、減小風道面積降低通風量的方法來提升隔聲能力，制作工藝難度較大、實現成本較高，難以被普通用戶接受。因此，常規材料本身聲學性質的局限已成為制約新型隔聲窗發展與應用的瓶頸。

近年來聲學超構材料由于其具有的新穎聲學效應和潛在應用價值而受到廣泛關注。作為一種人工微結構復合聲學材料，聲超構材料是由微單元周期陣列所構成的多相、非均質的復雜體系，具有如有效負折射、反常多普勒效應等常規自然材料不具備的特殊聲傳輸調控性能，并被應用于聲學隱身、亞波長分辨率聲成像、聲濾波等諸多新領域。根據有效介質理論，聲學超構材料的聲學特性用等效動態質量密度和等效動態體模量表示。通過在結構關鍵物理尺度上的結構有效設計，使其與入射聲波產生微觀單極子和偶極子共振，從而相應地控制其有效動態質量密度和有效動態體模量。當這兩組本構參數同時為負值時，聲超構材料對入射聲波在宏觀尺度產生有效負折射效應，這種材料稱之為負折射率聲學超構材料。目前，已有多種負折射率聲學超構材料的實現方案。例如，文獻Y.Ding,Z.Liu,C.Qiu,and?J.Shi,Phys.Rev.Lett.99,093904(2007)利用周期排布的兩種復合球體，氣泡包裹水球及橡膠包裹金球，構造了負折射率的聲學超構材料。文獻S.H.Lee,C.M.Park,Y.M.Seo,Z.G.Wang,and?C.K.Kim,Phys.Rev.Lett.104,054301(2010)利用薄膜及旁支孔在管道中的周期排列構建了負折射率的聲學超構材料。文獻L.Fok?and?X.Zhang,Phys.Rev.B83,214304(2011)利用液態殼包裹硬質柱在波導中周期排列構造了負折射率的聲學超構材料。文獻R.Gracia-Salgado,D.Torrent,and?J.Sanchez-Dehesa,New?J.Phys.14,103052(2012)利用HH共振及RS共振的組合構造了負折射率的聲學超構材料。對負折射效應的先期研究主要是圍繞著其亞波長分辨率成像功能來開展工作，因此只考慮均勻有效本構參數對聲倏逝波的放大行為。

發明內容

本發明所要解決的問題是：提供一種隔音且具有通風能力的裝置。

為解決上述問題，本發明采用的方案如下：

聲超散射體，為柱狀體，包括內核和外殼；內核和外殼同軸心；外殼包裹在內核之外，由聲學超構材料制成；所述的聲學超構材料具有負折射率。

進一步，該聲超散射體的內核和外殼具有相似的幾何輪廓，即，內核輪廓和外殼輪廓分別表述為：aR(θ)以及bR(θ)；其中a和b分別表示內核和外殼的尺寸，R(θ)為描述聲超散射體幾何形狀的函數。

進一步，聲超散射體的外殼的聲學超構材料的折射率還具有梯度性，即外殼的聲學超構材料的等效聲學密度ρ₁及模量κ₁滿足方程：