声学制品的制作方法

本文提供了声学制品和相关制造和使用方法。该声学制品可以是例如声学超材料屏障。

背景技术：

1、噪声污染通常被定义为定期暴露于升高的声级，这可能导致对人类或其他活生物体的不利影响。尽管小于70db的声级可能不会损害活生物体，但长期暴露于超过85db的噪声可能是危险的。噪声源是多种多样和广泛的，并且包括交通噪声、机动车辆噪声、飞机噪声、建筑工地、甚至来自社交聚会的噪声。

2、已探索各种技术来减轻噪声污染。这些技术中的一些技术包括吸声体和屏障以及吸收或反射噪声的相关制品。然而，这些噪声屏蔽解决方案的有效性往往受到屏蔽材料质量的限制。这是因为噪声传输通常受质量定律支配，该质量定律规定，固体屏障提供的隔音效果将在质量每增加一倍时增加约5db至6db。因此，增加声学制品的降噪特性通常需要增加其厚度或密度，这增加了屏障的重量和大小。

技术实现思路

1、分布式质量块的声学超材料，也称为装饰膜，包括能够与该分布质量块被施加于的诸如膜之类的基底异相振动的质量元件。这些反共振结构至少在反共振带的频率区域中可显示超过由质量定律预测的传输损耗的声学制品特性。

2、研究发现，上述反共振行为表现出对装饰膜上的质量块的刚度的异常依赖，而质量块的刚度又可能取决于其质量、形状和位置。如果质量块的刚度小于基底的刚度，则当质量块刚度减小时，反共振峰可以偏移到较低的频率。相反，如果质量块具有与基底相同的刚度或比基底更硬，则共振峰可能不受质量块刚度的影响。基于这些观察，可以提供基于具有增强的反共振特性的复合材料的声学制品。这种复合材料还可以使用用于以合理的成本制造这些低频屏障材料的有效的并且规模化的工艺来制造。

3、在第一方面，提供了一种声学制品。该声学制品包括：连续层，该连续层具有第一弹性刚度；和多个分布质量块，该多个分布质量块设置在该连续层的主表面上，具有第二弹性刚度，其中该第二弹性刚度小于该第一弹性刚度，并且其中该声学制品是在低于800hz的频率下显示反共振峰的声学超材料。

4、在第二方面，提供了一种声学制品，该声学制品包括：连续层，该连续层具有第一弹性模量；和多个分布质量块，该多个分布质量块设置在该连续层的主表面上，具有第二弹性模量，其中该第二弹性模量小于该第一弹性模量，并且其中该声学制品是在低于800hz的频率下显示反共振峰的声学超材料。

5、在第三方面，提供了一种制造该声学制品的方法，该方法包括：提供具有多个限定凹部的模塑表面；向该模塑表面施加反应性单体混合物，该反应性单体混合物至少部分地填充该多个限定凹部；以及将该连续层设置在该反应性单体混合物上；去除该连续层与该模塑表面之间的至少一些过量的反应性单体混合物；在该反应性单体混合物接触该连续层的同时固化该反应性单体混合物，以将该多个分布质量块耦合到该连续层；以及可选地，从该模塑表面去除该连续层和该多个分布质量块。

6、在第四方面，提供了一种制造声学制品的方法，该方法包括：对平坦膜进行压花以提供包括多个限定凹部的模塑表面；向该模塑表面施加反应性单体混合物，该反应性单体混合物至少部分地填充该多个限定凹部；去除该模塑表面上方的至少一些过量的反应性单体混合物；固化该反应性单体混合物以获得附着到该模塑表面的多个分布质量块。

7、在第五方面，提供了一种制造声学制品的方法，该方法包括：使平坦聚合物膜成形以提供包括多个限定凹部的模塑表面；向该模塑表面施加第一反应性单体混合物以至少部分地填充该多个限定凹部；以及去除该模塑表面上方的至少一些过量的反应性单体混合物；固化该第一反应性单体混合物以提供多个分布质量块；向该多个分布质量块施加第二反应性单体混合物；固化该第二反应性单体混合物以提供附着到该多个分布质量块的连续层；以及可选地，从该模塑表面去除该连续层和该多个分布质量块。

8、在第六方面，提供了一种声学制品，该声学制品根据前述方法中的任一种制造。

技术特征：

1.一种声学制品，所述声学制品包括：

2.一种声学制品，所述声学制品包括：

3.根据权利要求1或2所述的声学制品，所述声学制品还包括在所述主表面上连续延伸的基底层，所述基底层与所述多个分布质量块成一体。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的声学制品，其中所述多个分布质量块以二维复制图案布置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的声学制品，其中所述多个分布质量块在所述主表面的总面积的5％至80％上延伸。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的声学制品，其中所述连续层具有500mpa至5000mpa的弹性模量。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的声学制品，其中所述多个分布质量块具有0.1mpa至500mpa的弹性模量。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的声学制品，其中所述连续层的所述弹性模量超过所述多个分布质量块的所述弹性模量1.1至50000倍。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的声学制品，其中所述连续层包括第一聚合物，所述第一聚合物是热固性聚合物。

10.根据权利要求9所述的声学制品，其中所述连续层和/或所述分布质量块包括聚亚烷基、聚氨酯或硅橡胶。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的声学制品，其中所述连续层包括增加所述连续层的总弹性模量的第一填料。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的声学制品，其中所述连续层包括降低所述连续层的总密度的第一填料。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的声学制品，其中所述多个分布质量块包括降低所述多个分布质量块的总弹性模量的第二填料。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的声学制品，其中第二聚合物包括增加所述多个分布质量块的总密度的第二填料。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的声学制品，其中所述连续层具有第一厚度并且所述多个分布质量块具有第二厚度，所述第一厚度为所述第二厚度的2.5％至100％。

16.一种制造根据权利要求1至15中任一项所述的声学制品的方法，所述方法包括：

17.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括对平坦膜进行压花以提供所述模塑表面。

18.一种制造声学制品的方法，所述方法包括：

19.一种制造声学制品的方法，所述方法包括：

20.一种声学制品，所述声学制品根据权利要求18或19所述的方法制造。

技术总结本发明提供了一种声学制品和相关制造和使用方法。该声学制品包括具有第一弹性刚度的连续层和设置在该连续层的主表面上的具有第二弹性刚度的多个分布质量块。该第二弹性刚度可小于该第一弹性刚度，以提供在低于800Hz的频率下显示反共振峰的声学超材料。该声学制品可使用用于制造低频声学屏障材料的有效的并且规模化的工艺来制造。技术研发人员：塔季扬娜·斯特岑科,奥莱斯特·小本森,石同阳,吴平凡,詹姆斯·M·琼扎受保护的技术使用者：3M创新有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/6