一种空腔型夹层超材料结构制造技术

本发明专利技术公开了一种空腔型夹层超材料结构，包括：夹层单元，夹层单元具有腔体、分别位于腔体两端的表面层和背衬层、以及位于腔体内部的至少一个隔板；其中，隔板与表面层和背衬层平行，并且隔板上具有至少一个通孔。本发明专利技术通过在空腔内部设置具有通孔的隔板，从而对现有的蜂窝结构进行了改进，降低了噪声强度和噪声频率，使其声学特征更接近于实心建材，优化了用户体验。

【技术实现步骤摘要】
一种空腔型夹层超材料结构
本专利技术涉及一种空腔型夹层超材料结构。
技术介绍
现有含铝蜂窝夹层的建材预制件，如图1所示为现有技术中的普通蜂窝结构10，以表层板12、铝蜂窝16、背衬板14结构为主，虽然具有轻质高强度的力学特征，但其结构特征为典型的声腔共振结构，在受到外部敲击、踩踏、撞击时，将激发空腔共振并产生尖锐、清脆、响亮的回响声，对用户造成噪声干扰，并使其对于建材的安全性产生质疑，影响用户体验。针对现有技术中的上述技术问题，尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中的上述问题，本专利技术提出一种空腔型夹层超材料结构，能够具有更好的吸隔声性能和声学特征。本专利技术的技术方案是这样实现的：根据本专利技术的一个方面，提供了一种空腔型夹层超材料结构，包括：中空的腔体、分别位于腔体两端的表面层和背衬层、以及位于腔体内部的至少一个隔板；其中，隔板与表面层和背衬层平行，并且隔板上具有至少一个通孔。在一个实施例中，腔体为棱柱形状。在一个实施例中，隔板的数量为一个，隔板与表面层具有第一距离，隔板与背衬层具有第二距离，第一距离与第二距离相等。在一个实施例中，在每个隔板上，通孔的数量为一个，通孔位于隔板的中心处。在一个实施例中，在每个隔板上，通孔的数量为多个，多个通孔为围绕隔板的中心均匀布置。在一个实施例中，腔体的形状为正六棱柱、正四棱柱形状和正三棱柱之中的任意一种。在一些实施例中，腔体的高度在10mm至50mm范围内。在一些实施例中，隔板的厚度在0.1mm至0.5mm范围内，腔体的周壁的厚度在0.1mm至0.5mm范围内。在一些实施例中，通孔的半径在0.1mm至1.5mm的范围内。在一些实施例中，腔体的周壁的材料为铝。本专利技术通过在空腔内部设置具有通孔的隔板，从而对现有的蜂窝结构进行了改进，降低了噪声强度和噪声频率，使其声学特征更接近于实心建材，优化了用户体验。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术中的普通蜂窝结构的示意图；图2是根据本专利技术实施例的空腔型夹层超材料结构的示意图；图3是根据本专利技术实施例的空腔型夹层超材料结构与现有技术的声频谱对比图；图4是根据本专利技术实施例的空腔型夹层超材料结构的共振频率与通孔半径的比值关系图；图5是根据本专利技术实施例的空腔型夹层超材料结构的共振频率与隔板位置的比值关系图；图6是根据本专利技术另一个实施例的空腔型夹层超材料结构的示意图；图7是根据本专利技术又一个实施例的空腔型夹层超材料结构的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图2所示，本专利技术的空腔型夹层超材料结构，包括：夹层单元20，夹层单元20具有腔体22、分别位于腔体22两端的表面层24和背衬层26、以及位于腔体22内部的至少一个隔板28；其中，隔板28与表面层24和背衬层26平行，并且隔板28上具有至少一个通孔282。上述技术方案，通过在空腔内部设置具有通孔的隔板，从而对现有的蜂窝结构进行了改进，降低了噪声强度和噪声频率，使其声学特征更接近于实心建材，优化了用户体验。本专利技术的空腔型夹层超材料结构拥有传统蜂窝结构轻质、高强度、防火防潮、耐腐蚀的特点，同时具备优于传统蜂窝结构的声学特征。以此结构作为建材预制件的夹层，可使预制件具有优异的力学性能，低成本、易施工、环境友好的安装方式，以及优异的吸隔声功能和类似于实心墙的声学特征。本专利技术的空腔型夹层超材料结构可广泛应用于多个领域，例如建材领域的门板、地板、非承重墙等，道路隔离板、隔声板等，车辆、列车用的轻质板结构等。在一些实施例中，腔体22的周壁是由铝形成的。腔体22的周壁也可以根据实际的应用情况，选择其他适合的材料形成。在一些实施例中，腔体22是棱柱形状的腔体。在一个实施例中，如图2所示，腔体22为正六棱柱形状的蜂窝结构。可选的，腔体22可以为四棱柱形状或者为正三棱柱形状。专利技术人对比了本专利技术的空腔型夹层超材料结构和现有技术的普通蜂窝结构的声谱特征。对于两种结构的声谱仿真，如图3所示，本专利技术的空腔型夹层超材料结构的共振频率大幅度降低，共振强度减弱。在表明在敲击夹层板时，普通蜂窝夹层声音尖锐清脆，而本专利技术的结构声音较低沉浑厚，且声音较小，更接近实心结构。通过仿真，专利技术人研究了结构参数对声谱共振频率的影响。如图4所示，通孔的孔半径越小，共振频率越低；如图5所示，隔板位置关于中央对称时效果相同，且当隔板越接近蜂窝中间，共振频率越低。综上，对于铝蜂窝结构，在正中央添加中央有微小孔径(例如通孔的半径在0.1mm至1.5mm的范围内)的硬质薄板，能够最有效地降低共振频率，改善声学特征。再次参考图2所示，在一个实施例中，隔板28的数量为一个。其中，隔板28与表面层24具有第一距离z1，隔板28与背衬层26具有第二距离z，第一距离z1与第二距离z相等。也就是说，一个隔板28位于腔体22的中间位置。在一个实施例中，如图2所示，在每个隔板28上，通孔282的数量为一个。其中，当通孔282的数量为一个时，通孔282位于隔板28的中心处。在一个实施例中，如图6所示，在每个隔板28上，通孔282的数量为多个。其中，当通孔282的数量为多个时，多个通孔282为围绕隔板的中心均匀布置。在一个实施例中，如图7所示，隔板28的数量为多个，多个隔板28可以在腔体22内为均匀分布，或者多个隔板28可以在腔体22内非均匀分布。应当理解，本专利技术的空腔型夹层超材料结构，例如棱柱形腔体的形状、隔板的数量、位置、材质、以及隔板上通孔的数量、通孔的位置，可根据实际应用情况进行配置和组合。在一些实施例中，腔体22的高度h在10mm至50mm范围内。优选的，腔体22的高度h为10mm。这样的配置使得本专利技术的空腔型夹层超材料结构，在保证降低噪声强度和噪声频率的同时具有较低的高度。在一些实施例中，隔板28的厚度在0.1mm至0.5mm范围内，腔体22的周壁的厚度t在0.1mm至0.5mm范围内。这使得空腔型夹层超材料结构在保证降低噪声强度和噪声频率的同时，具有较小的隔板厚度和腔体壁厚，从而不会明显增加整体质量，便于安装。在一些实施例中，通孔282的半径在0.1mm至1.5mm的范围内。如上所述，通孔的半径越小，更能够有效降低共振频率。因此，优选的，通孔282的半径为1mm，从而能够有效降低共振频率，并便于制造。在图2所示的实施例中，腔体22具有正六边形的底面。可选的，底面的边长在5mm-15mm范围内。应当理解，夹层单元20的尺寸可以根据实际应用情况不同而进行配置，本专利技术并不对此进行限定。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空腔型夹层超材料结构，其特征在于，包括：夹层单元，所述夹层单元具有腔体、分别位于所述腔体两端的表面层和背衬层、以及位于所述腔体内部的至少一个隔板；其中，所述隔板与所述表面层和所述背衬层平行，并且所述隔板上具有至少一个通孔。

【技术特征摘要】
1.一种空腔型夹层超材料结构，其特征在于，包括：夹层单元，所述夹层单元具有腔体、分别位于所述腔体两端的表面层和背衬层、以及位于所述腔体内部的至少一个隔板；其中，所述隔板与所述表面层和所述背衬层平行，并且所述隔板上具有至少一个通孔。2.根据权利要求1所述的空腔型夹层超材料结构，其特征在于，所述腔体为棱柱形状。3.根据权利要求1所述的空腔型夹层超材料结构，其特征在于，所述隔板的数量为一个，所述隔板与所述表面层具有第一距离，所述隔板与所述背衬层具有第二距离，所述第一距离与所述第二距离相等。4.根据权利要求1所述的空腔型夹层超材料结构，其特征在于，在每个隔板上，所述通孔的数量为一个，所述通孔位于所述隔板的中心处。5.根据权利要求1所述的空腔型夹层超材料结...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳光启尖端技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44