一種磁場可調控低頻隔聲結構及隔聲材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及低頻隔聲材料技術領域，具體是一種磁場可調控低頻隔聲結構及隔聲 材料。
【背景技術】
[0002] 通過插入材料來阻隔噪聲的傳播路徑或者吸收消耗噪聲的能量，使通過材料后的 聲能量減小的方法，叫做隔聲。通常用隔聲量來描述材料本身固有的隔聲能力，其定義為： 噪聲通過材料前后的聲能量比，即入射聲能與透視聲能之比取對數得到的分貝數，又稱為 傳遞損失，常用符號R或者TL(dB)表示。
[0003] 改革開放以來，我國的工業化進程高速發展，在帶來了高經濟效益的同時造成了 嚴重的噪聲污染，其中低頻噪聲對人體的危害最為嚴重。主要損傷人體的聽覺系統以及神 經系統。低頻噪聲的來源主要包括電梯，變壓器，中央空調以及交通噪聲。根據經典的質量 定理，對于傳統隔聲材料高頻域的隔聲可以達到很好的效果，但對于低頻聲波的衰減效果 較差，能量衰減緩慢，穿透力強，傳播距離遠，導致對于低頻聲波的隔聲降噪成為一個尚未 解決的棘手的工程難題。
[0004] 2000年的Science期刊上，劉正猷等人首次提出了局域共振型聲子晶體的概念。 文中提出用硅膠包覆鉛球按照簡單立方晶格排列在環氧樹脂基體中，理論和實驗都證明了 這一結構具有400Hz左右的低頻帶隙，比相同尺寸的Bragg散射型聲子晶體的第一帶隙頻 率降低了兩個數量級。這一發現實現了小尺寸控制大波長，對解決低頻振動噪聲問題提供 了新的思路。
[0005] 根據安培定理，通電導線周圍會產生磁場，實驗中經常使用通電線圈產生具有梯 度的非勻強磁場，非勻強磁場作用在磁性質量單元上會產生一個力，這個力會改變磁性質 量單元的位置和軟性材料的受張力情況，從而改變整個彈性體的等效剛度，進而影響磁性 質量單元的振動情況以及低頻域的隔聲峰值頻率范圍。
[0006] 磁性材料按照磁化后去磁的難易程度，可分為軟磁性材料和硬磁性材料。硬磁材 料是指磁化后不易退磁而能長期保留磁性的一種材料。常用的永磁材料有稀土永磁材料、 金屬永磁材料、鐵氧體永磁材料。
[0007] 現有的低頻隔聲超材料，其物理特性一經定型便無法更改，均只能對低頻聲波的 某一頻段進行有效隔絕，難以適用于復雜多變的外界噪聲。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的在克服上述現有技術的不足，提供一種磁場可調控低頻隔聲結構及 隔聲材料，可以人為隔離某一任意低頻段的噪聲影響，即能夠選擇性地主動對低頻噪音進 行衰減，高效且易于實現。
[0009] 為了解決上述問題，本發明的技術解決方案如下：
[0010] 一種磁場可調控低頻隔聲結構，其特點在于，包括：四周封閉、且中部具有通孔的 基體、嵌入在該基體的通孔內的磁性質子、以及附著在所述的基體與磁性質子縫隙之間的 軟性材料，該軟性材料分別與所述的基體、磁性質子固定連接。
[0011] 所述的基體是由楊氏模量大于IGpa的硬質材料制成。
[0012] 所述的軟性材料層是由楊氏模量小于IGpa的軟性材料制成。
[0013] 所述的軟性材料是硅橡膠或丁苯橡膠。
[0014] 所述的磁性質子是由硬磁材料或軟磁材料制成。
[0015] 所述的基體與軟性材料層的厚度一致，且在Imm-IOmm之間。
[0016] 所述的磁性質子的半徑不超過10_。
[0017] -種磁場可調控低頻隔聲材料，由一個或多個上述的磁場可調控低頻隔聲結構周 期性排列組成。
[0018] 外部磁場由通電線圈或永磁體產生，可以通過改變線圈的空間結構，通電電流大 小方向或者永磁體的位置來改變磁場的梯度。通過調節外界磁場的梯度大小，可以改變彈 性體的等效彈性系數，從而改變了本發明的共振頻率，進而改變反共振即高隔聲量處的峰 值頻率。
[0019] 與現有技術相比，本發明有以下有益效果：
[0020] 1)能夠選擇性地對低頻噪音進行主動衰減，方便地通過調整外加磁場大小或永磁 體的位置，改變高隔聲量的頻段。
[0021] 2)通過調節磁性材料的重量與磁化強度，可以調節隔聲量峰值頻段移動的效率。
[0022] 3)結構設計簡單，易于批量化加工和制造。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發明磁場可調控低頻隔聲結構的示意圖。
[0024] 圖2是外加磁場強度B的方向平行于永磁體所受的力F的方向時的示意圖。
[0025] 圖3是圖2的等效物理模型。
[0026] 圖4是不同磁場大小時的樣品隔聲量曲線頻譜圖。
[0027] 圖5是麥克風駐波管法測試裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 為使本發明的目的和技術方案更加清楚明白，以下結合實施例并參照附圖，對本 發明進行詳細的說明。
[0029] 參照圖1，圖1是本發明磁場可調控低頻隔聲結構的示意圖，如圖所示，一種磁場 可調控低頻隔聲結構，包括：四周封閉、且中部具有通孔的基體1、嵌入在該基體的通孔內 的磁性質子3、以及附著在所述的基體與磁性質子3縫隙之間的軟性材料2,該軟性材料2 分別與所述的基體、磁性質子固定連接。
[0030] 由楊氏模量大于IGpa的硬質材料作為基體，且固定連接于外界設備上或框架上。 所謂楊氏模量，是表征材料彈性系數的參數。本發明中所寫的固定連接的含義就是這種連 接方式能保證兩種材料之間不會發生相對運動，包括用膠水或者螺釘固定等。基體的厚度 在Imm-IOmm之間。
[0031] 楊氏模量小于IOOMpa的材料可用作填充的軟質材料，可以是實心的也可以是孔 狀的，軟質材料包括但不限于丁苯橡膠和硅橡膠等，硬質材料和軟質材料接觸部分采用固 定連接。軟質材料的厚度與硬質材料一致。
[0032] 嵌入在軟質材料中的磁性質子選用磁性材料，包括硬磁材料和軟磁材料。磁性質 子的形狀可以是但不限于圓柱形，球形，正方形等。磁性質子和軟質材料固定連接，包括用 膠水連接以及制備的時候直接將磁質子固化于軟質材料中。磁性質子的厚度或者直徑在 0.1 mm-IOmm之間。軟質材料中嵌入的磁性質子數量不限。
[0033] 一種磁場可調控低頻隔聲材料，由一個或多個上述的磁場可調控低頻隔聲結構周 期性排列組成。
[0034] 本發明的制備方法如下：
[0035] ①將楊氏模量大于IGpa的較硬的材料的薄板，采取鉆孔或銑等方式成型成帶有 通孔的基體。用丙酮溶液清洗基體與磁性質子表面，從而能與硅膠粘連牢固。
[0036] ②在基體以及磁性質子表面涂抹一層助粘劑，在通風環境中靜止十五分鐘，待其 干燥。
[0037] ③在基體的下方放置一塊具有較弱磁性的軟橡膠磁板，以便于后續放入通孔中的 磁性質子固定位置。磁性質子的極性排列可以任意排列。
[0038] ④配置液態硅膠