一种基于蜂窝结构的隔声超材料及其制备方法与流程

本发明涉及隔声材料，具体涉及一种基于蜂窝结构的隔声超材料及其制备方法。

背景技术：

1、传统的隔声材料在低频段的隔声性能需要遵循质量密度定律，即面密度决定隔声材料的隔声量，增加隔声材料面密度才能提高低频隔声量，由此带来隔声材料重量增加的问题，这也使得传统隔声材料应用受限。

2、近年来，声学超材料概念的提出为实现轻质条件下的低频隔声提供了新的理论基础和技术途径。声学超材料的概念是类比电磁超材料的概念提出的，是指由特殊设计的人工声学结构单元周期排列在基体材料中构成的新型声学材料或结构，是一种单元尺寸远远小于声波波长的周期型结构，具备自然界材料所不具有的超常物理性质，如负质量密度、负模量以及负折射等等。已有研究表明，一些典型声学超材料(如声学超材料板、声学超材料膜等)中的人工声学结构单元在声波激励下会产生局部单元的低频共振，可以打破质量密度定律限制，在轻质条件下高效隔离低频声波的传播。前研究较多的声学超材料结构，包括三部分：刚性框架、弹性膜以及质量块。制作时以绷紧状态将弹性膜粘接到刚性框架上，然后在弹性膜上再负载一定质量和形状的质量块。

3、这种局域共振型声学超材料可以在100-1000hz范围内完全吸收一部分频率范围内的低频声波，展现出非常广阔的应用前景。但存在以下缺点：一是由于刚性材料框架的存在，使得结构整体不够柔性；二是隔声频带较窄；三加工困难，且重量过大，不适合用于航空航天这种对质量要求苛刻的场景。

4、因此，发明人提供了一种基于蜂窝结构的隔声超材料及其制备方法。

技术实现思路

1、(1)要解决的技术问题

2、本发明实施例提供了一种基于蜂窝结构的隔声超材料及其制备方法，解决了传统局域共振声学超材料的重量较大、隔声频带较窄的技术问题。

3、(2)技术方案

4、本发明提供了一种基于蜂窝结构的隔声超材料，包括蜂窝结构、弹性膜和质量块，至少一层所述弹性膜嵌设于所述蜂窝结构的孔格内，所述质量块设于所述孔格内。

5、进一步地，所述弹性膜为帽型膜，所述帽型膜的翻边与孔格内壁粘接。

6、进一步地，所述质量块设于所述弹性膜的上表面。

7、进一步地，所述蜂窝结构为芳纶纸蜂窝、玻璃布蜂窝、碳纤维蜂窝、铝蜂窝及植物纤维蜂窝中的至少一种。

8、进一步地，所述蜂窝结构的厚度为100～200mm。

9、进一步地，所述孔格的壁厚为0.1～1mm。

10、进一步地，所述孔格的内腔边长为5～10mm。

11、进一步地，所述弹性膜的厚度为0.01～0.5mm。

12、进一步地，所述质量块的质量在0.1～1g。

13、本发明还提供了一种基于蜂窝结构的隔声超材料的制备方法，包括以下步骤：

14、在蜂窝结构的孔格内壁设定高度处涂覆一层液体胶黏剂，将裁切好的弹性膜植入到所述设定高度处并粘接；

15、在每个孔格内的弹性膜上粘接质量块。

16、(3)有益效果

17、综上，本发明通过改变蜂窝孔格的边长、蜂窝孔格壁的厚度以及弹性膜的厚度、材质、蜂窝厚度等参数灵活调整共振频率，从而在希望的频率范围内获得最佳的隔声效果；又可以通过调整弹性膜在孔格中的位置甚至同个孔格中嵌入多层弹性膜，从而达到宽频隔声的效果。

技术特征：

1.一种基于蜂窝结构的隔声超材料，其特征在于，包括蜂窝结构(1)、弹性膜(2)和质量块(3)，至少一层所述弹性膜(2)嵌设于所述蜂窝结构(1)的孔格(101)内，所述质量块(3)设于所述孔格(101)内。

2.根据权利要求1所述的基于蜂窝结构的隔声超材料，其特征在于，所述弹性膜(2)为帽型膜，所述帽型膜的翻边与孔格内壁粘接。

3.根据权利要求1所述的基于蜂窝结构的隔声超材料，其特征在于，所述质量块(3)设于所述弹性膜(2)的上表面。

4.根据权利要求1所述的基于蜂窝结构的隔声超材料，其特征在于，所述蜂窝结构(1)为芳纶纸蜂窝、玻璃布蜂窝、碳纤维蜂窝、铝蜂窝及植物纤维蜂窝中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的基于蜂窝结构的隔声超材料，其特征在于，所述蜂窝结构(1)的厚度为100～200mm。

6.根据权利要求1所述的基于蜂窝结构的隔声超材料，其特征在于，所述孔格(101)的壁厚为0.1～1mm。

7.根据权利要求1所述的基于蜂窝结构的隔声超材料，其特征在于，所述孔格(101)的内腔边长为5～10mm。

8.根据权利要求1所述的基于蜂窝结构的隔声超材料，其特征在于，所述弹性膜(2)的厚度为0.01～0.5mm。

9.根据权利要求1所述的基于蜂窝结构的隔声超材料，其特征在于，所述质量块(3)的质量在0.1～1g。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的基于蜂窝结构的隔声超材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

技术总结本发明涉及隔声材料技术领域，具体涉及一种基于蜂窝结构的隔声超材料及其制备方法。隔声超材料包括蜂窝结构、弹性膜和质量块，至少一层弹性膜嵌设于蜂窝结构的孔格内，质量块设于蜂窝结构的孔格内。该基于蜂窝结构的隔声超材料及其制备方法的目的是解决传统局域共振声学超材料的重量较大、隔声频带较窄的问题。技术研发人员：纪双英,刘杰,杨进军受保护的技术使用者：中航复合材料有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/2/21