一种声学超材料器件的制作方法

本技术涉及声学，具体而言涉及一种声学超材料器件。

背景技术：

1、声学超材料具有负等效质量密度、负等效体积模量、负折射效应等特性，能突破传统声学材料质量定律的限制，对声波进行灵活、精准地操控，能够使用小型化、轻质化的结构解决低频隔声问题。然而，声学超材料的性能与结构密切相关，一旦加工成型，其结构固定，声学超材料的功能将不能改变，严重限制了其应用范围。因此，设计可调声学超材料，实现声学超材料工作频谱可调性，会极大扩展其应用领域。

2、目前，通常采用改变器件的材质或结构实现其固有频率的可调性。如将材质更换为压电材料，通过在声学超材料器件外加载荷或电场改变器件形状，引起固有频率的变化。由于附加外接电路，增大了结构设计的复杂度。此外，压电材料产生形变量有限，限制了器件隔声频带的可调节范围。通过改变器件本身结构，可实现对器件固有频率的调节。如将薄膜型声学超材料器件的薄膜密封在箱体上，通过改变箱体内部的压强，调节薄膜的预应力，实现器件的可调节型。但是，这种结构设计较复杂，应用范围有限。

技术实现思路

1、在技术实现要素：部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、本实用新型提供了一种声学超材料器件，其特征在于，包括：

3、超材料单元，包括：

4、第一薄膜，所述第一薄膜具有第一固有频率；

5、质量块，固定设置于所述第一薄膜上，与所述第一薄膜相接触；

6、第一刚性框架，用于支撑所述第一薄膜；

7、至少一个薄膜单元，包括：

8、第二薄膜，所述第二薄膜具有第二固有频率；

9、第二刚性框架，用于支撑所述第二薄膜；

10、基于调节所述超材料单元和/或所述至少一个薄膜单元调节所述声学超材料器件的隔声频率。

11、示例性地，所述第一薄膜与所述第二薄膜平行布置或设置为所述第一薄膜的延伸平面与所述第二薄膜的延伸平面的夹角范围小于10°

12、示例性地，所述第二薄膜在所述第一薄膜上的正投影的面积与所述第一薄膜的面积的比值大于70％。

13、示例性地，基于调节所述超材料单元和/或所述至少一个薄膜单元调节所述声学超材料器件的隔声频率包括：

14、基于调节所述第一薄膜的第一固有频率和/或所述至少一个薄膜单元的第二固有频率调节所述声学超材料器件的隔声频率。

15、示例性地，调节所述第一薄膜的第一固有频率包括：调节所述第一薄膜的第一厚度和/或第一预应力，以调节所述第一薄膜的第一固有频率；

16、调节所述第二薄膜的第二固有频率包括：调节所述第二薄膜的第二厚度和/或第二预应力，以调节所述第二薄膜的第二固有频率。

17、示例性地，所述第一薄膜与所述第二薄膜之间具有第一间距，所述基于调节所述超材料单元和/或所述至少一个薄膜单元调节所述声学超材料器件的隔声频率包括：

18、基于调节所述第一间距的大小调节所述超材料单元与所述至少一个薄膜单元的相互作用，以调节所述声学超材料器件的隔声频率。

19、示例性地，基于调节所述超材料单元和/或所述至少一个薄膜单元调节所述声学超材料器件的隔声频率包括：

20、基于调节所述薄膜单元的数量调节所述声学超材料器件的隔声频率。

21、示例性地，所述声学超材料器件的隔声频率范围为600hz～1000hz。

22、示例性地，所述第一薄膜为圆形或多边形，所述质量块为扇形，所述扇形的圆心角的范围为15°～180°，所述扇形的顶点与所述第一薄膜的中心点重合。

23、示例性地，所述第一刚性框架和所述第二刚性框架为磁性材料，所述第一刚性框架和所述第二刚性框架包括圆形或多边形，所述第一刚性框架和所述第二刚性框架均具有中空区域，所述第一薄膜与所述第一刚性框架的形状匹配，所述第二薄膜与所述第二刚性框架的形状匹配。

24、根据本实用新型提供的声学超材料器件，包括超材料单元以及至少一个薄膜单元，其中超材料单元包括框架、薄膜以及与薄膜相接触的质量块，薄膜单元包括框架和薄膜，通过调节超材料单元和/或至少一个薄膜单元来调节声学超材料器件的隔声频率，解决了目前声学超材料器件最大隔声频率固定、结构共振频率无法调节的问题。

技术特征：

1.一种声学超材料器件，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的声学超材料器件，其特征在于，所述第一薄膜与所述第二薄膜平行布置或设置为所述第一薄膜的延伸平面与所述第二薄膜的延伸平面的夹角范围小于10°。

3.如权利要求2所述的声学超材料器件，其特征在于，所述第二薄膜在所述第一薄膜上的正投影的面积与所述第一薄膜的面积的比值大于70％。

4.如权利要求1所述的声学超材料器件，其特征在于，基于调节所述超材料单元和/或所述至少一个薄膜单元调节所述声学超材料器件的隔声频率包括：

5.如权利要求4所述的声学超材料器件，其特征在于，

6.如权利要求1所述的声学超材料器件，其特征在于，所述第一薄膜与所述第二薄膜之间具有第一间距，所述基于调节所述超材料单元和/或所述至少一个薄膜单元调节所述声学超材料器件的隔声频率包括：

7.如权利要求1所述的声学超材料器件，其特征在于，基于调节所述超材料单元和/或所述至少一个薄膜单元调节所述声学超材料器件的隔声频率包括：

8.如权利要求1所述的声学超材料器件，其特征在于，所述声学超材料器件的隔声频率范围为600hz～1000hz。

9.如权利要求1所述的声学超材料器件，其特征在于，所述第一薄膜为圆形或多边形，所述质量块为扇形，所述扇形的圆心角的范围为15°～180°，所述扇形的顶点与所述第一薄膜的中心点重合。

10.如权利要求1所述的声学超材料器件，其特征在于，所述第一刚性框架和所述第二刚性框架为磁性材料，所述第一刚性框架和所述第二刚性框架包括圆形或多边形，所述第一刚性框架和所述第二刚性框架均具有中空区域，所述第一薄膜与所述第一刚性框架的形状匹配，所述第二薄膜与所述第二刚性框架的形状匹配。

技术总结本技术公开了一种声学超材料器件，包括超材料单元和至少一个薄膜单元，所述超材料单元包括：第一薄膜，所述第一薄膜具有第一固有频率；质量块，固定设置于所述第一薄膜上，与所述第一薄膜相接触；第一刚性框架，用于支撑所述第一薄膜；所述至少一个薄膜单元包括：第二薄膜，所述第二薄膜具有第二固有频率；第二刚性框架，用于支撑所述第二薄膜；基于调节所述超材料单元和/或所述至少一个薄膜单元调节所述声学超材料器件的隔声频率。根据本技术提供的声学超材料器件，通过调节超材料单元和/或至少一个薄膜单元来调节声学超材料器件的隔声频率，解决了目前声学超材料器件最大隔声频率固定、结构共振频率无法调节的问题。技术研发人员：王保清,孙亚轩,赵永吉,严竹芳,吴洋受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司技术研发日：20230825技术公布日：2024/4/24