(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211003266.2 (22)申请日 2022.08.19 (71)申请人 北京建筑大学 地址 100044 北京市西城区展览馆路1号 (72)发明人 陈新华　张晨　郭振坤　陈猛　 (74)专利代理 机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 专利代理师 张晶　敖莲 (51)Int.Cl. G10K 11/168(2006.01) G16C 60/00(2019.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) F16F 15/08(2006.01) (54)发明名称 声子晶体、 声子晶体器件及其制备和测试方 法 (57)摘要 本发明提供一种声子晶体， 声子晶体器件以 及声子晶体的制备方法。 所述声子晶体具有分形 凹角蜂窝结构， 所述分形凹角蜂窝结构由凹角六 边形的单胞结构组成， 并且所述六边形结构的边 长为弹性波波长的十分之一到百分之一。 本发明 的分形凹角蜂窝结构不仅具有高强度、 高刚度、 强韧性的力学性能， 还具有负泊松比的特性， 使 得该分形凹角蜂窝结构声子晶体可以实现较好 的低频、 宽频声 波控制和声 波超常传输 。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 115331652 A 2022.11.11 CN 115331652 A 1.一种声子晶体， 用于减振降噪， 其特征在于， 所述声子晶体具有分形凹角蜂窝结构， 所述分形 凹角蜂窝结构由凹角六边形的单胞结构组成， 并且所述六边形单胞结构的边长为 弹性波波长的十分之一到百分之一。 2.根据权利要求1所述的声子晶体， 其特征在于， 所述分形凹角蜂窝结构是二阶分形凹 角蜂窝结构或三阶分形 凹角蜂窝结构， 其中所述二阶分形 凹角蜂窝结构是将分形 凹角蜂窝 结构的顶点替换为较小的凹角六边形而形成的结构， 所述三阶分形凹角蜂窝结构是将所述 二阶分形凹角蜂窝结构的顶点 替换为较小的凹角六边形而形成的结构。 3.根据权利要求2所述的声子晶体， 其特征在于， 在所述分形凹角蜂窝结构顶点处填充 有介质， 所述介质包括钢材。 4.根据权利要求1或3所述的声子晶体， 其特征在于， 所述声子晶体的材质为ABS工程塑 料。 5.根据权利要求4所述的声子晶体， 其特征在于， 所述分形凹角蜂窝结构的壁厚范围为 0.05～0.2cm， 凹角 角度范围为5 3°～68°。 6.根据权利要求5所述的声子晶体， 所述分形凹角蜂窝结构的高度比范围为1～4， 其中 所述高度比为凹角结构高度与顶点分形凹角结构高度的比值。 7.一种声子晶体器件， 其特征在于， 所述声子晶体器件包括权利要求1～6中任一项所 述的声子晶体。 8.一种声子晶体的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 确定分形凹角蜂窝结构的尺寸 参数， 利用三维软件构建 分形凹角蜂窝结构； 将所构建的分形凹角蜂窝结构导入仿真软件， 计算分形结构的色散曲线以及泊松比数 值； 将所述分形凹角蜂窝结构利用声学超材 料进行3D打印； 搭建实验平台对所打印的分形凹角蜂窝结构进行测试， 获得所述分形凹角蜂窝结构的 声传输损耗； 将获得的声传输损耗与仿真数值进行对比， 当二者数值误差在阈值范围内时制备完 成。 9.一种用于测试权利要求1所述的声子晶体的减振降噪特性的方法， 其特征在于， 包 括： 通过信号发生装置产生所需的弹性波电信号； 通过高压放大装置对所述信号发生装置的弹性波电信号进行放大； 压电叠堆在所述高压放大装置放大后的弹性波电信号作用下产生弹性波并能作用于 受振对象； 通过数据分析 软件系统对所述声子晶体的减 振降噪特性进行分析。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115331652 A 2声子晶体、 声子晶体器件及其制备和测试方 法 技术领域 [0001]本发明涉及声子晶体技术领域， 更具体地， 涉及一种声子晶体， 声子晶体器件及其 制备和测试方法。 背景技术 [0002]声子晶体是一种具有弹性波禁带的周期性结构功能材料， 声子晶体的带隙特征对 减振降噪具有重要意义。 蜂窝结构作为一种典型 的复合结构， 由于比强度高、 抗冲击性好、 减振等优点， 广泛应用于航空航天、 车辆、 舰船和建筑等工程减振降噪领域。 蜂窝结构 中凹 角和旋转机构的存在导 致负泊松比特性， 在一些工程中的应用具有重要意 义。 [0003]然而， 凹角蜂窝结构的声学隔振性能较差， 其带隙处于高频范围， 无法在应用中实 现结构在低频的振动以及噪声控制。 并且， 因为局域共振的本征属性， 只能在共振频率处实 现对声波的控制， 这 就导致产生的频 带较窄， 在宽频声 波控制的应用中带来了困难。 发明内容 [0004]针对现有技术中的不足， 本发明提供了一种声子 晶体， 所述声子晶体具有分形凹 角蜂窝结构， 不仅具有高强度、 高刚度、 强韧性的力学性能， 还具有负泊松比的特性， 可以实 现较好的低频、 宽频声 波控制和声 波超常传输 。 [0005]具体地， 本发明是通过以下技 术方案来实现的： [0006]第一方面， 本 发明提供了一种声子晶体， 用于减振降噪， 所述声子晶体具有分形凹 角蜂窝结构， 所述分形凹角蜂窝结构由凹角六边形 的单胞结构组成， 并且所述六边形结构 的边长为弹性波 波长的十分之一到百分之一。 [0007]进一步地， 所述分形凹角蜂窝结构是二阶分形凹角蜂窝结构或三阶分形凹角蜂窝 结构， 其中所述二阶分形 凹角蜂窝结构是将分形凹角蜂窝结构的顶点替换为较小的凹角六 边形而形成的结构， 所述三阶分形 凹角蜂窝结构是将所述二阶分形凹角蜂窝结构的顶点替 换为较小的凹角六边形而形成的结构。 [0008]进一步地， 在所述分形凹角蜂窝结构顶点处填充 有介质， 所述介质包括钢材。 [0009]进一步地， 所述声子晶体的材质为ABS工程塑料。 [0010]进一步地， 所述分形凹角蜂窝结构的壁厚范围为0.05～0.2cm， 凹角角度范围为 53°～68°。 [0011]进一步地， 所述分形凹角蜂窝结构的高度比范围为1～4， 其中所述高度比为凹角 结构高度与顶点分形凹角结构高度的比值。 [0012]第二方面， 本发明提供了一种声子 晶体器件， 所述声子 晶体器件包括如第一方面 所述的声子晶体。 [0013]第三方面， 本发明提供了一种声子晶体的制备 方法， 所述制备 方法包括以下步骤： [0014]确定分形凹角蜂窝结构的尺寸 参数， 利用三维软件构建 分形凹角蜂窝结构； [0015]将所构建的分形凹角蜂窝结构导入仿真软件， 计算分形结构的色散曲线以及泊松说　明　书 1/5 页 3 CN 115331652 A 3