声学超材料制造技术

本实用新型专利技术公开了一种声学超材料。本实用新型专利技术声学超材料包括树脂基体，在所述树脂基体中嵌有若干吸波微结构，所述吸波微结构为核壳结构，所述核壳结构是以金属颗粒为核体，以弹性体为壳层并包覆所述核体。本实用新型专利技术声学超材料能够对不同频率的声波进行吸收，而且还具有优异的力学性能、防腐性能、阻燃性能和防潮等性能。

【技术实现步骤摘要】
声学超材料
本技术属于吸声材料
，具体涉及一种声学超材料。
技术介绍
随着现代科技和工业的发展,噪声污染已经成为世界性难题，吸声降噪逐渐演变为一个有关科技、环境、人类协调发展乃至现代军事等各方面的重要课题。因此，各种各样的吸声材料随之产生，目前被广泛作为吸声材料的是选自玻璃棉、岩棉等无机纤维类垫，聚酯等有机纤维类垫，烧结金属发泡体、玻璃发泡体、陶瓷器发泡体、水泥发泡体、橡胶海绵、聚氨酯泡沫、三聚氰胺泡沫等发泡体等的多孔质基材。这些多孔质基材具有连通的复杂的气泡及气孔流路等微细空间，也即是已有的吸声材料凭借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而对入射声能具有吸收作用的材料。当声波入射至多孔质基材时，由于该微细空间的空气粘性阻力、与材料的摩擦、材料的振动，声能转换成热量，从而使得声波被多孔质材料吸收。但是，这些多孔质基材虽然在高频区域内的吸声特性优异，而在2000Hz以下的中频及低频区域内的吸声特性却差。通过增加多孔质基材的厚度，虽然能够提高在中频及低频区域内的吸声特性，但没有达到足以令人满意的效果。此外，随着多孔质基材的厚度增加，吸声材料的材料成本增加，还有，通过增加重量、厚度，会存在损害施工性的问题，而且纤维材料或泡沫材料制备吸声材料还存在力学性能差、易燃、易潮、防腐性能差的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种声学超材料，以解决现有为吸声材料吸声特性特别是中频及低频区域内的吸声特性却差和力学性能差、易燃、易潮、防腐性能差的技术问题。为了实现上述技术目的，本技术一方面，提供了一种声学超材料。所述声学超材料包括树脂基体在所述树脂基体中还嵌有若干吸波微结构，所述吸波微结构为核壳结构；所述核壳结构是以金属颗粒为核体，以弹性体为壳层并包覆所述核体。与现有技术相比，本技术声学超材料所含的吸波微结构采用弹性体包覆金属颗粒，以形成吸波微结构的局部共振单元，能够灵活对金属颗粒粒径的控制实现在不同频率处达到等效负质量密度，从而实现不同频率的声波进行吸收。另外，本技术声学超材料还能通过对树脂基体的控制和选用，赋予本技术声学超材料具有优异的力学性能、防腐性能、阻燃性能和防潮等性能。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：图1为本技术实施例提供的声学超材料主视结构示意图；图2为本技术实施例提供的声学超材料按照图1中A-A’的截面一种结构示意图；图3为本技术实施例提供的声学超材料按照图1中A-A’的截面另一种结构示意图；图4为本技术实施例提供的声学超材料所含的吸波微结构的结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。一方面，本技术实施例提供了一种具有良好吸声效果的声学超材料。在一实施例中，所述声学超材料包括树脂基体1和若干吸波微结构2，如图1-4所示。所述树脂基体1用于负载所述吸波微结构2，因此，只要是能够负载所述吸波微结构2的所有所呈现的结构均在本技术说明书所公开的范围。在一实施例中，所述树脂基体1结构形状可以根据本技术实施例声学超材料具体应用的需要进行灵活设置，如在具体实施例中，所述树脂基体1可以是基板。在具体实施例中,该树脂基体1可以是2-5cm的基板。另外，只要是能够负载所述吸波微结构2的所有树脂材料所形成的树脂基体1也均在本技术说明书所公开的范围。在一实施例中，该树脂基体1材料为选用环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂中的至少一种。所选用的树脂如环氧树脂作为树脂基体1材料，使得本技术实施例声学超材料不仅具有优异的力学性能，还具有优异的防腐性能、阻燃性能和防潮等性能，另外，还能方便对所述吸波微结构2进行负载。声学超材料所含的若干吸波微结构2是嵌入在所述树脂基体1中的，具体的该吸波微结构2可以嵌入在树脂基体1的表面，也可以嵌入在基体1的内部，如图2所示。在优选实施例中，吸波微结构2设置成嵌入在树脂基体1的内部，如图3所示，以提高本技术声学超材料的吸声性能的稳定性。另外，该吸波微结构2在树脂基体1中的分布可以是随机分布，在一实施例中，将所述吸波微结构2按立方晶格结构嵌入在所述树脂基体1内部，以提高声学超材料的吸声效果。其中，立方晶格结构应当理解成本领域常规所述的立方晶格分布结构。在一实施例中，所述吸波微结构2的结构如图4所示，其为核壳结构，是以金属颗粒21为核体，以弹性体22为壳层并包覆所述金属颗粒21核体。其中，所述金属颗粒21的粒径可以根据声波的频率进行调节，以实现不同频率的波段进行吸收。在一实施例中，该金属颗粒21的粒径4-10mm。如在一实施例中，将金属颗粒21的粒径控制为4-8mm，所述弹性体22层包覆该粒径范围的金属颗粒21，使得该粒径的金属颗粒21与弹性体22层发生协效作用下，以实现对高频率声波进行吸收。在另一实施例中，将金属颗粒21的粒径控制为6-10mm，所述弹性体22层包覆该粒径范围的金属颗粒21，使得该粒径的金属颗粒21与弹性体22层发生协效作用下，以实现对低频率声波进行吸收。在进一步实施例中，将所述金属颗粒21包括粒径为6-10的第一金属颗粒和粒径为4-8的第二金属颗粒；且所述第一金属颗粒与第二金属颗粒的数量按照1：(1-2)。所述弹性体22层分别包覆该粒径范围的第一金属颗粒和第二金属颗粒21，将大颗粒粒径和小颗粒粒径的该金属颗粒21进行复配使用，使得该复合粒径的属颗粒21与弹性体22层发生协效作用下，以实现对宽频率声波进行吸收。在上述各实施例的基础上，所述金属颗粒为铅颗粒、铁颗粒、镍颗粒中的至少一种。所述弹性体22壳层包覆在所述金属颗粒21核体包面上，形成一具有弹性的缓冲层，当声波传播至弹性体22的时，该弹性体22壳层与金属颗粒21发挥协效作用，以实现对声波吸收起到消声的效果。在一实施例中，弹性体22壳层的厚度控制为2-3mm。通过对弹性体22壳层厚度的控制，使其与不同颗粒的金属颗粒21发生协效作用，提高吸波微结构的吸波效果。在具体实施例中，所述弹性体22选用硅橡胶、氟橡胶中的至少一种。因此，由上述所述，本技术实施例声学超材料所含的吸波微结构2采用弹性体22包覆金属颗粒21，以形成吸波微结构的局部共振单元，使得弹性体22起到吸波的缓冲作用，实现吸声效果。通过对金属颗粒21的粒径和弹性体22层的厚度的控制，实现对吸波微结构2的尺寸控制，使得本技术实施例声学超材料能够实现在不同频率处达到等效负质量密度，从而实现不同频率的声波进行吸收。另外，本技术实施例声学超材料还能通过对基体材料的控制和选用，赋予本技术声学超材料优异的力学性能、防腐性能、阻燃性能和防潮等性能。在一实施例中，上文所述的本技术实施例声学超材料可以按照如下制备方法制备。结合附图1-4，本技术实施例声学超材料的制备方法包括如下步骤：步骤S01：在金属颗粒表面形成包覆所述金属颗粒的弹性体；步骤S02：将若干包覆有所述金属颗粒的弹性体分散至树脂预浸料中，进行固化处理。具体地，上述步骤S01中的金属颗粒如上文本技术声学超材料中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声学超材料，包括树脂基体，其特征在于：在所述树脂基体中嵌有若干吸波微结构，所述吸波微结构为核壳结构；所述核壳结构是以金属颗粒为核体，以弹性体为壳层并包覆所述核体。

【技术特征摘要】
1.一种声学超材料，包括树脂基体，其特征在于：在所述树脂基体中嵌有若干吸波微结构，所述吸波微结构为核壳结构；所述核壳结构是以金属颗粒为核体，以弹性体为壳层并包覆所述核体。2.根据权利要求1所述的声学超材料，其特征在于：所述壳层的厚度为2-3mm。3.根据权利要求1所述的声学超材料，其特征在于：所述金属颗粒的粒径为4-10mm。4.根据权利要求3所述的声学超材料，其特征在于：所述金属颗粒包括粒径为6-10mm的第一金属颗粒和粒径为4-8mm的第二金属颗粒；且所述第一金属颗粒与第二金属颗粒的数量比例按照1：(1-2)。5.根据权利要求1所述的声学超材料，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，
类型：新型
国别省市：广东,44