[發(fā)明專利]兼具負(fù)有效質(zhì)量密度和負(fù)有效體彈模量的聲學(xué)功能材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310534442.X
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103810991B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬冠聰;楊旻;沈平;楊志宇;李勇
• 申請（專利權(quán)）人: 香港科技大學(xué)
• 主分類號: G10K11/02
• 分類號: G10K11/02;G10K11/36
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 丁業(yè)平;金小芳

本發(fā)明涉及兼具負(fù)有效質(zhì)量密度和負(fù)有效體彈模量的聲學(xué)功能材料，其具有至少一個管狀部分、以及密封該管狀部分兩端的前薄膜和后薄膜。所述密封該管狀部分的前薄膜和后薄膜將該管狀部分充分密封，從而建立起由該管狀部分和所述前薄膜及后薄膜限定的密封或受限的封閉流體空間，并杜絕因聲學(xué)振動而導(dǎo)致的流體流失或流體攝入。在所述前薄膜和后薄膜上設(shè)置一對片狀物，使得這對片狀物中的一者大體上處于所述前薄膜的中心，而另一者大體上處于所述后薄膜的中心。

相關(guān)申請

本專利申請要求享受發(fā)明人于2012年11月1日提交并已轉(zhuǎn)讓給申請人的美國臨時專利申請No.61/796,024的優(yōu)先權(quán)，該美國臨時專利申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在同一頻率范圍內(nèi)同時實現(xiàn)有效質(zhì)量密度和有效體彈模量（bulkmodulus）均為負(fù)值的聲學(xué)功能材料（acoustic metamaterial）。

背景技術(shù)

聲學(xué)功能材料是一種旨在實現(xiàn)超越傳統(tǒng)材料性質(zhì)（聲學(xué)/彈性性質(zhì)）限制的人造結(jié)構(gòu)。例如負(fù)的有效動態(tài)質(zhì)量密度，這已經(jīng)在多種設(shè)計中被實現(xiàn)了。具有負(fù)的聲學(xué)性質(zhì)的材料基于負(fù)的有效質(zhì)量密度和負(fù)的有效體彈模量，可以表現(xiàn)出負(fù)折射率的性質(zhì)。通過液體管道中的腔體共振，負(fù)有效體彈模量也已經(jīng)被實現(xiàn)。其它相關(guān)的效應(yīng)如聲學(xué)聚焦、放大成像、聲學(xué)隱身和全吸收也已經(jīng)在實驗中實現(xiàn)了。最近，只有一種組合了薄膜和側(cè)壁有孔的管道的復(fù)合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了有效質(zhì)量密度和體彈模量的雙負(fù)性。

現(xiàn)有的面板都不能同時實現(xiàn)在聲學(xué)中的負(fù)有效質(zhì)量密度和負(fù)有效體彈模量。一種已有的針對聲學(xué)雙負(fù)性質(zhì)的設(shè)計依賴于將兩種共振結(jié)構(gòu)耦合。然而，其中需要一系列串聯(lián)的單元來實現(xiàn)充分的效果。另外，側(cè)壁上的分流孔導(dǎo)致了顯著的耗散效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種器件，其具有至少一個被前薄膜和后薄膜密封的管狀部分，該器件實現(xiàn)了同時為負(fù)值的有效質(zhì)量密度和體彈模量。所述前薄膜及后薄膜充分密封該管狀部分，從而建立起由該管狀部分和所述前薄膜及后薄膜限定的密封或受限的封閉流體空間，這樣就能夠杜絕因聲學(xué)振動而導(dǎo)致管中的流體流失或攝入外界的流體了。在所述前薄膜和后薄膜上設(shè)置一對片狀物（platelets），使得這對片狀物中的一者大體上處于所述前薄膜的中心，而另一者大體上處于所述后薄膜的中心。

本發(fā)明的內(nèi)容包括：

（1）一種同時具有負(fù)有效質(zhì)量密度和負(fù)有效體彈模量的聲學(xué)器件，其包括：

至少一個管狀部分；

前薄膜和后薄膜，所述前薄膜和后薄膜密封所述管狀部分，使得足以建立起由所述管狀部分以及所述前薄膜和后薄膜限定的密封或受限的封閉流體空間，以杜絕因聲學(xué)振動而導(dǎo)致的流體流失或流體攝入；以及

成對的片狀物，所述成對的片狀物中的一者安裝到所述前薄膜上并且大體上位于該前薄膜的中心，另一者安裝到所述后薄膜上并且大體上位于該后薄膜的中心。

（2）根據(jù)上述第（1）項所述的同時具有負(fù)有效質(zhì)量密度和負(fù)有效體彈模量的聲學(xué)器件，其中所述管狀部分具有圓筒形的形狀，并且所述前薄膜和所述后薄膜基本上彼此相同。

（3）根據(jù)上述任一項所述的同時具有負(fù)有效質(zhì)量密度和負(fù)有效體彈模量的聲學(xué)器件，其中所述管狀部分具有截頭圓錐形的形狀。

（4）根據(jù)上述任一項所述的同時具有負(fù)有效質(zhì)量密度和負(fù)有效體彈模量的聲學(xué)器件，其中所述管狀部分具有非圓筒形的形狀，并且所述前薄膜和所述后薄膜基本上彼此相同。

（5）根據(jù)上述任一項所述的同時具有負(fù)有效質(zhì)量密度和負(fù)有效體彈模量的聲學(xué)器件，其中所述管狀部分具有非圓筒形的形狀，并且所述前薄膜和所述后薄膜具有互不相同的直徑。