[發明專利]一種局域共振型聲子晶體周期涂層結構

有效

• 申請號: 201710013872.5
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN107045868B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 向家偉;劉帽;鐘永騰
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172;C08L63/00
• 代理公司: 溫州金甌專利事務所(普通合伙) 33237
• 代理人: 陳暉

本發明屬聲學功能材料結構設計領域，具體涉及一種局域共振型聲子晶體周期涂層結構。提出了以正方形晶格形式排列的局域共振型聲子晶體周期涂層結構，該結構的單胞以環氧樹脂作為基體，以鉛作為圓柱散射體，圓柱散射體由環形涂層包裹。環形涂層含任意個圓柱孔，每個圓柱孔將完好的涂層分隔成鋁和聚合物兩部分。利用有限元法計算了這種聲子晶體結構的帶隙與傳輸譜，分析產生局域共振特性的影響因素,最終提出一種具有局域共振型聲子晶體周期涂層結構。本發明的聲子晶體周期涂層結構具有良好的局域共振特性，能獲得低頻寬帶隙，使聲子晶體結構能更好地應用于工程領域。

技術領域

本發明屬聲學功能材料結構設計領域，具體涉及一種局域共振型聲子晶體周期涂層結構。

背景技術

聲子晶體由于具有彈性波帶隙特性，使其在振動控制與噪聲隔離方面具有很大的應用前景。目前，聲子晶體的帶隙頻率往往較高且帶隙寬度較窄，而對于工程應用的低頻寬帶隙要求不符合，這嚴重限制了其在減振降噪領域的應用。如何獲得可調低頻寬帶隙的聲子晶體結構將顯得格外重要。

近些年來，國內外學者在尋求低頻寬帶隙的聲子晶體結構方面做了大量的研究。例如，在二維聲子晶體方面，有學者在研究正方晶格鋼柱與流體耦合的聲子晶體結構時，發現了通過改變微結構可以實現帶隙的調制的現象；有學者對二維鋼管與流體耦合的聲子晶體結構進行研究時引入了窄縫結構，獲得了聽頻范圍內的寬帶隙；有學者討論了二維十字型孔的完全帶隙結構。

最近，有學者在研究三組元聲子晶體結構時，提出了局域共振機理，局域共振機理表明獲得低頻寬帶隙結構不需要增加相應的結構尺寸，這可為減小聲子晶體結構尺寸帶來了希望。因此，低頻局域共振和準局域共振帶隙吸引了大量的研究者。例如，有學者在研究二維階梯柱狀局域振子聲子晶體板時，獲得了低頻帶隙；有學者在研究二維聲子晶體薄板時，引進了周期陣列圓柱點結構，該結構類似于局域共振結構，從而獲得了低頻帶隙；有學者分析了浸入水中的覆蓋了一層周期聚合物球的玻璃薄板結構，研究了彈性波在其中的傳播；有學者研究了二維聲子晶體頸結構獲得了低頻寬帶隙特性；有學者研究了二維三組元梳狀局域共振聲子晶體，并用質量-彈簧模型解釋了其產生低頻寬帶隙的原因。

發明內容

為了克服以上的技術不足，本發明提供一種局域共振型聲子晶體周期涂層結構。

本發明提供一種局域共振型聲子晶體周期涂層結構，其包括以正方形晶格形式排列在環氧樹脂基體中的圓柱散射體與環形涂層，所述環形涂層設置在圓柱散射體外側，所述環形涂層中設有n個圓柱孔，環形涂層由兩種材料構成，其中n個圓柱孔將環形涂層分成n段，每段由兩種不同的材料交替周期設置。

所述環形涂層由n個圓柱孔隔成若干A段和B段，其中A段和B段分別由不同的材料構成，且所述A段和B段間隔周期排列并構成完整的環形涂層。

其中A段和B段的數量分別為1段、2段、4段或8段。

所述A段的材質為鋁，B段的材質為聚合物。

所述環形涂層和厚度的關系如下：t＝0.527r₂²+0.332r₂-0.000705，其中t為涂層厚度，r₂為圓柱散射體的半徑。

所述環形涂層的厚度為0.0001m～0.001m。

圓柱散射體的半徑為0.004m～0.006m。

本發明的有益效果：具有良好的局域共振特性，能通過幾何參數調整獲得低頻寬帶隙，使聲子晶體結構能更好地應用于工程領域。

附圖說明

圖1正方形晶格形式排列的局域共振型聲子晶體周期涂層結構。

圖2(a)涂層聲子晶體的單胞結構示意圖。