[實用新型]一種多層的穿孔聲學超材料吸聲結構

有效

• 申請號: 201920669021.0
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN210271770U
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 肖學楷;上官文斌
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G10K11/168
• 分類號: G10K11/168;G10K11/172;B32B3/24;B32B27/02;B32B27/12;B32B27/32;B32B7/12;B32B27/08;B32B27/36;B32B33/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;黃海波

本實用新型公開了一種多層的穿孔聲學超材料吸聲結構，包括由上至下依次疊加設置的第一層棉氈、穿孔薄膜、第一穿孔棉氈、第一非穿孔薄膜、第二穿孔棉氈、第二非穿孔薄膜、第四層棉氈，所述穿孔薄膜上設置有若干薄膜穿孔，所述第一穿孔棉氈、第二穿孔棉氈上設置有若干棉氈穿孔且一一對應。本實用新型通過去除棉氈自身材料，結合薄膜構成若干空腔結構，能夠高效吸收聲波能量，具有優良的吸聲特性。本實用新型對比傳統均質棉氈材料或者雙阻抗材料，同等厚度下，具有更優的吸聲效果，而且節省原材料。該結構設計簡單，加工容易，成本低廉，在各種場合，如汽車、地鐵、建筑裝飾等都有很廣闊的應用前景。

技術領域

本實用新型涉及聲學超材料噪聲控制領域，具體是一種多層的穿孔聲學超材料吸聲結構。

背景技術

如今我們接觸到的噪聲日益復雜，面對的噪聲問題越來越嚴重，不論是噪聲源的多樣性，還是噪聲頻段的寬廣程度，處于這樣一個復雜的噪聲環境中，對我們的身心健康以及工作效率影響非常嚴重。在噪聲控制領域，由于低頻噪聲的波長較長、穿透能力強的特點，無論是在汽車、地鐵，還是建筑裝飾等領域，如何解決低頻噪聲問題是一項長期困擾我們的難題。

聲學超材料是一種人工周期的復合材料，由于一些特殊的物理特性，其具有良好的吸聲隔聲特性。聲學超材料可以達到小尺寸控制大波長的效果，打破傳統均質材料依據質量定律的限制，實現輕質化降噪。近些年，聲學超材料方面的研究有了很多不錯的進展，各種不同類型的超材料以及不同的單元結構的提出，對于解決各種噪聲問題提供了很多開放的思路。

Fang等提出了一種亞波長范疇的一維亥姆霍茲共振腔陣列的聲學超材料，在其共振頻率處發現等效彈性模量為負值，在共振頻率時，由于其內部儲存了大量的能量，于是出現透射低谷的現象。梅軍等人提出一種由薄膜和半圓形金屬片組成的非對稱結構的吸聲型聲學超材料，由于金屬片的拍動，在其附近產生較大的彈性曲率能量，可以在100～1000Hz完全吸收一部分頻率內的聲波。Ding等人提出了一種基于局域共振的開口空心球模型，得到具有負的彈性模量的聲學超材料，這種材料在900-1500Hz聲衰減較大。

在專利CN106782477A(公布于2017年5月31日)中描述了一種帶薄膜結構的Helmholtz腔聲學超材料，由帶圓柱型空腔的鋁塊和橡膠薄膜構成。該結構在500Hz以下的頻率范圍內,其透射系數曲線可產生多個峰值并且峰值對應的頻率寬度范圍達到30Hz。通過改變結構的幾何參數可得到所需低頻范圍的噪聲控制聲學超材料結構。

在上述提到的幾種聲學超材料中，無論是Helmholtz腔還是薄膜類型超材料，都是利用局域共振的理論，使結構的共振頻率和聲波入射頻率匹配，達到降低噪聲的目的。但是結構的設計都屬于初步的單元研究階段，結構設計比較復雜，而且所用材料大多涉及金屬件，無疑增加了制造成本和加工難度，以及結構的可靠性都有待提高。因此提供一種結構簡單，加工容易，成本低廉的可用于各種領域的聲學結構是必要的。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種多層的穿孔聲學超材料吸聲結構，通過厚度不同和中間兩層穿孔的棉氈以及結合薄膜的使用，實現高效吸聲的噪聲控制效果。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種多層的穿孔聲學超材料吸聲結構，包括由上至下依次疊加設置的第一層棉氈、穿孔薄膜、第一穿孔棉氈、第一非穿孔薄膜、第二穿孔棉氈、第二非穿孔薄膜、第四層棉氈，所述穿孔薄膜上設置有若干薄膜穿孔，所述第一穿孔棉氈、第二穿孔棉氈上設置有若干棉氈穿孔且一一對應。

作為優選，所述的第一層棉氈、第一穿孔棉氈、第二穿孔棉氈、第四層棉氈均由聚酯(PET)纖維或聚丙烯(PP)纖維或者再生棉制成。

作為優選，所述的穿孔薄膜、第一非穿孔薄膜、第二非穿孔薄膜均為聚乙烯(PE)薄膜或聚丙烯(PP)薄膜或聚酰胺(PA)薄膜。

作為優選，所述的第一層棉氈、第四層棉氈的厚度為8～12mm。