[发明专利]带隙可调的拉胀声子晶体、应用及减振装置

说明书

本申请涉及一种带隙可调的拉胀声子晶体、应用及减振装置。该带隙可调的拉胀声子晶体包括多个周期排布的三维反手性结构单元，三维反手性结构单元包括多个立方体，每个立方体的各表面均连接有连杆；拉胀声子晶体中，相邻两个立方体的相对面上的连杆相互连接，且该两个立方体位于该相互连接的连杆的同侧；及，拉胀声子晶体沿频率增加方向依次包括第一带隙和第二带隙，第二带隙宽于第一带隙，并且，在外力作用下拉胀声子晶体发生应变，第二带隙的宽度改变。上述拉胀声子晶体具有中高频的宽带隙，带隙可调，并且重量轻、体积小、易制备。

技术领域

本发明涉及超材料技术领域，特别是涉及一种带隙可调的拉胀声子晶体、应用及减振装置。

背景技术

随着现代工业的发展，人类生活坏境中的噪声和振动问题日益突出。一方面，如何实现机电设备的减振降噪，保证机电设备安全、长寿命地工作是我们需要解决的问题；另一方面，大型机械设备的作业，带来的振动问题，不仅会对我们居住的楼房产生不可逆破坏，更会对人类产生身体健康影响。找到有效的抑制振动、降低噪音的办法，已经成为目前工业发展的一个重要课题。

然而，目前的减振降噪材料大多是常规的阻尼性材料，一般包括单层、中空结构、或者依靠填充某些高性能纤维，高阻尼额聚合物，通过某些特殊的手段进行混合行程的夹层结构。这些设计和制备是根据质量定律和材料的内阻尼定律，其效果不明显，而且难于设计出对于特定频率的弹性波进行阻隔吸收的结构。

发明内容

基于此，有必要针对传统的减振降噪材料减振效果差且减振频率不可调的问题，提供一种改进的拉胀声子晶体。

一种带隙可调的拉胀声子晶体，所述拉胀声子晶体包括多个周期排布的三维反手性结构单元，所述三维反手性结构单元包括多个立方体，每个所述立方体的各表面均连接有连杆；

所述拉胀声子晶体中，相邻两个所述立方体的相对面上的连杆相互连接，且该两个所述立方体位于该相互连接的连杆的同侧；

及，

所述拉胀声子晶体沿频率增加方向依次包括第一带隙和第二带隙，所述第二带隙宽于所述第一带隙，并且，在外力作用下所述拉胀声子晶体发生应变，所述第二带隙的宽度改变。

上述拉胀声子晶体，具有频率较高且频带范围较宽的第二带隙，从而可对中高频范围的弹性波进行很好的阻隔，实现较佳的减振降噪效果；并且，该拉胀声子晶体受到外力发生应变时，第二带隙的宽度也会相应改变，从而实现了减振频率的有效调节，提升了减振降噪结构设计的灵活性，有利于满足不同用户的减振降噪需求。

在其中一个实施例中，所述拉胀声子晶体受到拉伸力作用，所述第二带隙的宽度增加；所述拉胀声子晶体受到压缩力作用，所述第二带隙的宽度减小。

在其中一个实施例中，所述拉胀声子晶体受到拉伸力作用，所述第二带隙的下边界朝靠近所述第一带隙的方向移动；所述拉胀声子晶体受到压缩力作用，所述第二带隙的下边界朝远离所述第一带隙的方向移动；其中，所述第二带隙的下边界表示所述第二带隙靠近所述第一带隙的边界。

在其中一个实施例中，所述拉胀声子晶体拉伸单位长度时所述第二带隙的下边界的移动距离大于所述拉胀声子晶体压缩单位长度时所述第二带隙的下边界的移动距离。

在其中一个实施例中，所述连杆的一端连接在所述立方体表面的角点位置处。

在其中一个实施例中，所述连杆的横截面为正方形；且，所述连杆的横截面的边长小于所述立方体的边长的五分之一，所述连杆的长度大于所述立方体的边长的三分之一。

在其中一个实施例中，所述立方体和所述连杆的制备材料相同。

在其中一个实施例中，所述拉胀声子晶体一体成型。

本申请还提供一种如前所述的拉胀声子晶体的应用。