[發明專利]泡沫鋁耦合亥姆霍茲共振器的聲學超材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110387308.6
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113129860A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 梁李斯;郭文龍;李林波;張宇;米嘉毓;馬洪月;張自恒;彌晗
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G10K11/162
• 分類號: G10K11/162;G10K11/172;B22D23/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了泡沫鋁耦合亥姆霍茲共振器的聲學超材料及其制備方法，該聲學超材料包括泡沫鋁質的基體和設置于基體內并位于基體一側的亥姆霍茲共振器，亥姆霍茲共振器的頸部延伸至所述基體的表面。采用滲流鑄造法制備：S1，在模具中用水溶性的第一占位體鋪設第一占位體層；S2，鋪設水溶性的實心的亥姆霍茲共振器占位體；S3，在頸部周圍鋪設所述第一占位體；S4，將熔融的鋁液通過加壓的方式自上而下壓入模具中，冷卻后取出樣品，用水去除樣品中的第一占位體和亥姆霍茲共振器占位體，得到所述泡沫鋁耦合亥姆霍茲共振器的聲學超材料。本發明的聲學超材料耦合了泡沫鋁耦合亥姆霍茲共振器，其結構簡單、性能優異，并且易于制備，能夠很好的運用于實際中。

技術領域

本發明屬于聲學領域，具體涉及泡沫鋁耦合亥姆霍茲共振器的聲學超材料及其制備方法。

背景技術

目前，噪聲污染是當今主要環境污染之一。但1000Hz以下的低頻噪聲，由于波長較長，難以在傳播中衰減，又因質量定律的限制，傳統的吸聲材料難以對其進行有效地隔離、吸收，造成吸聲系數偏低、吸聲頻帶范圍較窄的現象。而聲學超材料以其獨特的性能，能夠大幅度提高基體的吸聲性能及吸聲頻帶范圍，但現有的聲學超材料存在結構復雜，實際制備難度高，加工工藝復雜。現有的聲學超材料模型由于其設計理念復雜，組合結構復雜等因素導致很難制備實體結構而限制其在吸聲降噪領域的應用。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供泡沫鋁耦合亥姆霍茲共振器的聲學超材料及其制備方法，本發明的聲學超材料耦合了泡沫鋁耦合亥姆霍茲共振器，其結構簡單、性能優異，并且易于制備，能夠很好的運用于實際中。

本發明采用的技術方案如下：

泡沫鋁耦合亥姆霍茲共振器的聲學超材料，包括基體和設置于基體內并位于基體一側的亥姆霍茲共振器，亥姆霍茲共振器的頸部延伸至所述基體的表面，所述基體為泡沫鋁質的基體。

優選的，亥姆霍茲共振器的空腔的直徑為2.9～3.1mm，亥姆霍茲共振器的頸口直徑為0.9～1.1mm，亥姆霍茲共振器的頸部的長度為1.9～2.1mm，基體的孔隙率為78.12％～92.15％，泡沫鋁耦合亥姆霍茲共振器的聲學超材料的總厚度為8.9～11.5mm。

優選的，所述基體上均勻分布多個所述亥姆霍茲共振器。

優選的，亥姆霍茲共振器的頸部垂直于基體的表面。

優選的，所述泡沫鋁耦合亥姆霍茲共振器的聲學超材料吸聲系數為0.8～1.0。

制備本發明如上所述泡沫鋁耦合亥姆霍茲共振器的聲學超材料的方法，包括如下過程：

采用滲流鑄造法制備所述泡沫鋁耦合亥姆霍茲共振器的聲學超材料；

滲流鑄造的過程包括如下步驟：

S1，在模具中用水溶性的第一占位體鋪設第一占位體層；

S2，在第一占位體層上面鋪設水溶性的實心的亥姆霍茲共振器占位體；

S3，在亥姆霍茲共振器占位體的頸部周圍鋪設所述第一占位體；

S4，將熔融的鋁液通過加壓的方式自上而下壓入模具中，冷卻后取出樣品，用水去除樣品中的第一占位體和亥姆霍茲共振器占位體，得到所述泡沫鋁耦合亥姆霍茲共振器的聲學超材料。

優選的，第一占位體采用氧化鈉、氯化鈉、氯化鈣和硫酸鈣中的一種；亥姆霍茲共振器占位體采用氧化鈉、氯化鈉、氯化鈣和硫酸鈣中的一種。

優選的，所述方法還包括對第一占位體和亥姆霍茲共振器占位體的預處理過程，預處理過程包括使第一占位體和亥姆霍茲共振器占位體中的自由水和/或結晶水去除的過程；

將經過所述預處理后的第一占位體和亥姆霍茲共振器占位體用于滲流鑄造的過程。