[发明专利]复合式声子晶体结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合式声子晶体结构及其制备方法。本发明的复合式声子晶体结构由两种或者多种声子晶体结构组成，利用复合式的结构设计来得到同时具备该复合式声子晶体结构所包含的两种或者多种声子晶体结构所对应的声学禁带。该复合式声子晶体结构具备多种声学禁带，可以同时实现减振、降噪以及隔热等应用。

技术领域

本发明涉及声子晶体技术领域，具体涉及一种复合式声子晶体结构及其制备方法。

背景技术

声子晶体是具有弹性波带隙特性，一种弹性常数及密度周期分布的材料或结构。在带隙频率范围内，声子晶体可以有效地抑制弹性波的传播。若只对单个传播方向上的弹性波产生抑制，带隙频率范围称为部分禁带；若对所有方向上的弹性波都产生抑制，则称为绝对禁带。声子晶体最初在1992年类比于光子晶体提出，并在随后几年得到实验上的证实。

声子晶体可以有效地抑制弹性波的传播，在减振、降噪、声功能器件、微/纳米科技、智能机器人和隐形技术等领域具有广阔的应用前景。声子晶体的尺寸达到纳米级时可以对THz的格波振动进行抑制，也就是可以对晶格的热振动进行隔离，这种声子晶体就是所谓的热声子晶体。

声子晶体根据其禁带频段分为声学声子晶体(kHz)、特声波声子晶体(GHz)和热声子晶体(THz)；根据其在空间中周期性排布的维度数分为一维、二维和三维声子晶体；根据其材料组成情况分为一组元、二组元和多组元声子晶体。不同组元的声子晶体理论上可以进行不同维度上的组成，根据实际的模型和应用加以区分。

声子晶体的禁带与声子晶体的特征尺寸以及具体设计息息相关。声学声子晶体结构，其特征尺寸一般在厘米级别；特声波声子晶体结构，其特征尺寸一般在微米级别；热声子晶体结构，其特征尺寸一般在几十纳米级别。对于特定尺寸的声子晶体结构，一般只有呈现出其对应的声学禁带，无法同时具备两个或者多个跨尺度的声学禁带。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合式声子晶体结构及其加工工艺，该复合式的声子晶体结构由两种或者多种声子晶体结构组成，同时具备该两种或者多种声子晶体结构所对应的声学禁带。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种复合式声子晶体结构，其特征在于：由两种或者多种声子晶体结构组成，且同时具备该两种或者多种声子晶体结构所对应的声学禁带；

当由两种声子晶体结构组成时，即所述复合式声子晶体结构由第一声子晶体结构构成；所述第一声子晶体结构内部包含有第二声子晶体结构；

当由多种声子晶体结构组成时，即所述复合式声子晶体结构由第一声子晶体结构构成；所述第一声子晶体结构内部包含有第二声子晶体结构；所述第二声子晶体结构内部包含有第三声子晶体结构和第四声子晶体结构。

作为优选方案，所述第一声子晶体结构由含有孔洞或者点柱结构的第一周期性单元组成，所述第一声子晶体结构的特征尺寸为a₁,b₁,c₁,d₁,e₁；

所述第一周期性单元包含有第二声子晶体结构；

所述第二声子晶体结构由含有孔洞或者点柱结构的第二周期性单元组成，所述第二声子晶体结构的特征尺寸为a₂,b₂,c₂,r₂；

所述第二周期性单元或者包含有第三声子晶体结构和第四声子晶体结构；