[发明专利]泡沫铝耦合亥姆霍兹共振器的声学超材料及其制备方法

权利要求书

1.泡沫铝耦合亥姆霍兹共振器的声学超材料，其特征在于，包括基体和设置于基体内并位于基体一侧的亥姆霍兹共振器(9)，亥姆霍兹共振器(9)的颈部延伸至所述基体的表面，所述基体为泡沫铝质的基体。

2.根据权利要求1所述的泡沫铝耦合亥姆霍兹共振器的声学超材料，其特征在于，亥姆霍兹共振器(9)的空腔的直径为2.9～3.1mm，亥姆霍兹共振器(9)的颈口直径为0.9～1.1mm，亥姆霍兹共振器(9)的颈部的长度为1.9～2.1mm，基体的孔隙率为78.12％～92.15％，泡沫铝耦合亥姆霍兹共振器的声学超材料的总厚度为8.9～11.5mm。

3.根据权利要求1所述的泡沫铝耦合亥姆霍兹共振器的声学超材料，其特征在于，所述基体上均匀分布多个所述亥姆霍兹共振器(9)。

4.根据权利要求1所述的泡沫铝耦合亥姆霍兹共振器的声学超材料，其特征在于，亥姆霍兹共振器(9)的颈部垂直于基体的表面。

5.根据权利要求1所述的泡沫铝耦合亥姆霍兹共振器的声学超材料，其特征在于，所述泡沫铝耦合亥姆霍兹共振器的声学超材料吸声系数为0.8～1.0。

6.制备权利要求1-5任意一项所述泡沫铝耦合亥姆霍兹共振器的声学超材料的方法，其特征在于，包括如下过程：

采用渗流铸造法制备所述泡沫铝耦合亥姆霍兹共振器的声学超材料；

渗流铸造的过程包括如下步骤：

S1，在模具中用水溶性的第一占位体铺设第一占位体层；

S2，在第一占位体层上面铺设水溶性的实心的亥姆霍兹共振器占位体；

S3，在亥姆霍兹共振器占位体的颈部周围铺设所述第一占位体；

S4，将熔融的铝液通过加压的方式自上而下压入模具中，冷却后取出样品，用水去除样品中的第一占位体和亥姆霍兹共振器占位体，得到所述泡沫铝耦合亥姆霍兹共振器的声学超材料。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，第一占位体采用氧化钠、氯化钠、氯化钙和硫酸钙中的一种；亥姆霍兹共振器占位体采用氧化钠、氯化钠、氯化钙和硫酸钙中的一种。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括对第一占位体和亥姆霍兹共振器占位体的预处理过程，预处理过程包括使第一占位体和亥姆霍兹共振器占位体中的自由水和/或结晶水去除的过程；

将经过所述预处理后的第一占位体和亥姆霍兹共振器占位体用于渗流铸造的过程。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，亥姆霍兹共振器占位体采用氯化钠和氯化钙制备而成，其中氯化钠质量含量为44.95％～45.12％，氯化钙质量含量为54.88％～55.05％；

泡沫铝耦合亥姆霍兹共振器的声学超材料吸声系数α如下：

其中，x为氯化钠的质量含量百分比，y为氯化钙的质量含量百分比，r为亥姆霍兹共振器空腔的直径，r₁为亥姆霍兹共振器颈部直径，l为亥姆霍兹共振器颈部长度。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，泡沫铝耦合亥姆霍兹共振器的声学超材料吸声系数α满足如下关系：

其中，d₁为第一占位体层的厚度，d₂为亥姆霍兹共振器的高度，为第一占位体的体积。