本發(fā)明涉及光子晶體材料領(lǐng)域，具體的，本發(fā)明涉及硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)后屈曲失穩(wěn)形貌的設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用。更具體的，涉及確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法、制備硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的方法、確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)適用范圍的方法、吸波器件和電器。

背景技術(shù)：

聲子晶體，是一種存在彈性波帶隙、彈性常數(shù)和密度周期性分布的材料或結(jié)構(gòu)。帶隙頻率范圍內(nèi)的彈性波在傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈衰減，而其它頻率范圍內(nèi)的彈性波則可以幾乎無(wú)損耗地傳播。其帶隙范圍受到材料屬性、結(jié)構(gòu)形式等諸多因素的影響，具有很強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性。因而，聲子晶體在減振降噪等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，有望降低減振降噪系統(tǒng)的成本，實(shí)現(xiàn)其小型化；并且，聲子晶體具有的負(fù)折射，聲聚焦等多種奇妙特性，有助于開(kāi)發(fā)新式的聲學(xué)器件，如聲波換能器等。

聲子晶體中，由硬膜和軟基底組成的雙層結(jié)構(gòu)是一類常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)在受載荷等情況下可以產(chǎn)生多種多樣的表面失穩(wěn)形貌。其表面失穩(wěn)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、且表面形貌的多樣性，使得硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的性質(zhì)和表面形貌制備方法的相關(guān)研究受到廣泛關(guān)注。硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)，會(huì)產(chǎn)生周期性的應(yīng)力分布，其對(duì)彈性波的傳播有很強(qiáng)的調(diào)控作用，是一種相對(duì)比較方便的聲子晶體的實(shí)現(xiàn)形式。

目前，硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的表面形貌的制備過(guò)程仍有待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

本發(fā)明是基于發(fā)明人的下列發(fā)現(xiàn)而完成的：

本發(fā)明人在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的表面形貌的制備一般采用以下方法：直接壓縮法、預(yù)拉伸釋放法和高分子溶脹法。這三種制備方法獲得的材料，其表面形貌的周期性差、特征結(jié)構(gòu)的相似度低，并且特征結(jié)構(gòu)的可調(diào)控性不高、受加工工藝和材料范圍的限制大，而且局部折疊模式、脊凸模式等的特征結(jié)構(gòu)對(duì)加工條件的要求比較嚴(yán)格，增加了制備這些特征結(jié)構(gòu)的表面形貌的難度。并且，目前的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)材料對(duì)結(jié)構(gòu)本身的依賴性強(qiáng)，單個(gè)周期的結(jié)構(gòu)往往非常復(fù)雜，對(duì)加工工藝的要求很高，加工難度大，成本高，降低了其實(shí)用價(jià)值；而且，目前大部分的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)材料的波控特性，在產(chǎn)品成型時(shí)就已經(jīng)確定，無(wú)法在使用期間進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控，以及隨使用時(shí)間導(dǎo)致的波控效應(yīng)的可能變化也很難校正。

本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)深入研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)先根據(jù)硬膜的參數(shù)、軟基底的參數(shù)和期望吸收的彈性波的參數(shù)，可以通過(guò)改變纖維分布、尺寸等參數(shù)產(chǎn)生各種各樣的表面形貌，從而降低各種表面形貌的產(chǎn)生對(duì)制備條件的要求，并增加特征結(jié)構(gòu)的周期、波幅等尺寸的可調(diào)節(jié)性，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)表面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位置更加精確的控制，而且可以通過(guò)纖維布置、外加載荷來(lái)改變彈性波的能帶結(jié)構(gòu)，從而藉由失穩(wěn)引起周期性結(jié)構(gòu)對(duì)彈性波有一定的調(diào)控作用。

有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種具有設(shè)計(jì)性、可調(diào)控性或者適用范圍廣的確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)用于吸收期望彈性波，所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)包括：軟基底；硬膜，所述硬膜形成在所述軟基底的上表面；以及多根纖維，所述多根纖維平行設(shè)置在所述軟基底內(nèi)，并且所述多根纖維與所述軟基底的上表面的距離相同，相鄰兩根纖維的距離相同；

所述方法包括：(1)獲取硬膜參數(shù)、軟基底參數(shù)以及期望彈性波的帶隙參數(shù)；(2)基于所述硬膜參數(shù)、所述軟基底參數(shù)以及所述期望彈性波的帶隙參數(shù)，確定所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)。

發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明實(shí)施例的確定參數(shù)的方法，可以根據(jù)預(yù)先根據(jù)硬膜的參數(shù)、軟基底的參數(shù)和期望吸收的彈性波的帶隙參數(shù)，獲得對(duì)應(yīng)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)，并且基于該參數(shù)后續(xù)制備出的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)，在受載荷等情況下可產(chǎn)生出特定的表面失穩(wěn)形貌，對(duì)期望吸收的彈性波有很強(qiáng)的調(diào)控作用，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、又可針對(duì)性地吸收特定彈性波的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的制備。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的確定參數(shù)的方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述硬膜參數(shù)包括所述硬膜的剪切模量和厚度；所述軟基底參數(shù)包括所述軟基底的剪切模量和厚度；所述期望彈性波的帶隙參數(shù)包括所述期望彈性波的帶隙起止頻率；所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)包括：所述纖維的剪切模量、所述纖維的直徑、所述纖維與所述軟基底的上表面的距離、所述相鄰兩根纖維的距離。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的表面形貌具有選自下列的至少之一的模式：皺紋模式；折疊模式；類脊凸模式。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述期望彈性波的帶隙起止頻率為10～10000hz。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種制備硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)用于吸收期望彈性波，所述方法包括：(a)提供軟基底和硬膜；(b)基于所述軟基底和硬膜的參數(shù)、所述期望彈性波的帶隙參數(shù)，根據(jù)上述的方法，確定所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)參數(shù)；(c)基于所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)參數(shù)，制備所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)。

發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明實(shí)施例的制備方法，能夠針對(duì)特定的吸收期望波，制備出具有設(shè)計(jì)性、可調(diào)控性的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、特征結(jié)構(gòu)的相似度高、表面形貌的周期性好，在受載荷等情況下可產(chǎn)生出特定的表面失穩(wěn)形貌，對(duì)期望吸收的彈性波有很強(qiáng)的調(diào)控作用，能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)吸收彈性波的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的制備。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，前面針對(duì)確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)，仍適用于該制備硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的方法，在此不再贅述。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的制備方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟(c)中，通過(guò)直接壓縮、預(yù)拉伸釋放或者高分子溶脹的方法制備所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提出了一種確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)適用范圍的方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)用于吸收期望彈性波，所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)包括：軟基底；硬膜，所述硬膜形成在所述軟基底的上表面；以及多根纖維，所述多根纖維平行設(shè)置在所述軟基底內(nèi)，并且所述多根纖維與所述軟基底的上表面的距離相同，相鄰兩根纖維的距離相同；

所述方法包括：(i)獲取下列參數(shù)：所述硬膜的剪切模量和厚度，所述軟基底的剪切模量和厚度，所述纖維的剪切模量，所述纖維的直徑，所述纖維與所述軟基底的上表面的距離，所述相鄰兩根纖維的距離；(ii)基于步驟(i)中所獲取的參數(shù)，確定所述期望彈性波的帶隙參數(shù)。

發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明實(shí)施例的確定適用范圍的方法，可以預(yù)先根據(jù)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲得對(duì)應(yīng)期望吸收的彈性波的參數(shù)，再根據(jù)該彈性波的參數(shù)確定該硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的適用場(chǎng)景的范圍，利于降低聲子晶體的預(yù)研和試用的成本。

在本發(fā)明的第四方面，本發(fā)明提出了一種吸波器件。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述吸波器件包括：硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)，所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)用于吸收期望彈性波，所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)包括：軟基底；硬膜，所述硬膜形成在所述軟基底的上表面；以及多根纖維，所述多根纖維平行設(shè)置在所述軟基底內(nèi)，并且所述多根纖維與所述軟基底的上表面的距離相同，相鄰兩根纖維的距離相同；其中，所述硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)是根據(jù)上述的制備方法所制備的，或者根據(jù)上述的確定適用范圍方法所確定的。

發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明實(shí)施例的吸波器件，由于其內(nèi)部的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)，能針對(duì)性地吸收特定的彈性波，從而可實(shí)現(xiàn)針對(duì)特定的使用環(huán)境，能夠高效地吸收活衰減特定帶隙頻率范圍的彈性波，而其它頻率范圍內(nèi)的彈性波則可幾乎無(wú)損耗地傳播。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，前面針對(duì)確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法、制備硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的方法和確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)適用范圍的方法所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)，仍適用于該吸波器件，在此不再贅述。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的吸波器件，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述吸波器件包括選自下列的至少之一：減振器件、減振齒輪、聲子晶體。

在本發(fā)明的第五方面，本發(fā)明提出了一種電器。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述電器包括上述的吸波器件。

發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明實(shí)施例的電器，由于其內(nèi)部具有針對(duì)特定的使用環(huán)境能高效吸收特定的彈性波的吸波器件，從而可明顯地降低電器在使用過(guò)程中產(chǎn)生的噪音，從而增加電器的使用舒適度。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，前面針對(duì)確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法、制備硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的方法、確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)適用范圍的方法和吸波器件所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)，仍適用于該電器，在此不再贅述。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的纖維材料和纖維間距對(duì)表面形貌的影響對(duì)比圖；

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的纖維尺寸對(duì)表面形貌的影響對(duì)比圖；

圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的纖維埋入深度對(duì)表面形貌的影響對(duì)比圖；

圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的纖維材料和纖維間距影響系統(tǒng)失穩(wěn)后能帶結(jié)構(gòu)的對(duì)比圖；

圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的壓縮應(yīng)變影響系統(tǒng)失穩(wěn)后能帶結(jié)構(gòu)的對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，本技術(shù)領(lǐng)域人員會(huì)理解，下面實(shí)施例旨在用于解釋本發(fā)明，而不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制。除非特別說(shuō)明，在下面實(shí)施例中沒(méi)有明確描述具體技術(shù)或條件的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以按照本領(lǐng)域內(nèi)的常用的技術(shù)或條件或按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可通過(guò)市購(gòu)到的常規(guī)產(chǎn)品。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法。參照?qǐng)D1，對(duì)本發(fā)明的確定參數(shù)的方法進(jìn)行詳細(xì)的描述。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖1，硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)包括：軟基底、硬膜和多根纖維。其中，硬膜形成在軟基底的上表面；多根纖維平行設(shè)置在軟基底內(nèi)，且多根纖維與軟基底的上表面的距離d都是相同，而相鄰兩根纖維的距離l也是相同。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如此設(shè)置硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)，能夠使其在受載荷等情況下可產(chǎn)生出特定的表面失穩(wěn)形貌，從而對(duì)期望吸收的彈性波有很強(qiáng)的調(diào)控作用。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，確定結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法包括：(1)獲取硬膜參數(shù)、軟基底參數(shù)以及期望彈性波的帶隙參數(shù)；(2)基于上述參數(shù)，確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)先根據(jù)硬膜的參數(shù)、軟基底的參數(shù)和期望吸收的彈性波的帶隙參數(shù)，確定出的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，利于后續(xù)制備出的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的材料，對(duì)期望吸收的彈性波具有很強(qiáng)的調(diào)控作用。

另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，硬膜參數(shù)包括硬膜的剪切模量和厚度t；軟基底參數(shù)包括軟基底的剪切模量和厚度(h-t)；期望彈性波的帶隙參數(shù)包括期望彈性波的帶隙起止頻率；而且，硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)包括：纖維的剪切模量、纖維的直徑2r、纖維與軟基底的上表面的距離d、相鄰兩根纖維的距離l。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，基于硬膜的剪切模量和厚度、軟基底的剪切模量和厚度、以及彈性波的帶隙起止頻率，能夠反推出硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的纖維的剪切模量、纖維的直徑、纖維與軟基底的上表面的距離、相鄰兩根纖維的距離。并且，硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的上述結(jié)構(gòu)參數(shù)，能進(jìn)一步提高該結(jié)構(gòu)對(duì)特定的期望吸收彈性波的衰減效果。

具體的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的表面形貌具有選自下列的至少之一的模式：皺紋模式(參考圖2(d))；折疊模式(參考圖2(b)和(c))；類脊凸模式(參考圖2(a)、(e)和(f))。如此，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用上述確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法，進(jìn)一步制備出的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜的皺紋模式、折疊模式或類脊凸模式的表面形貌。

另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，期望彈性波的帶隙起止頻率為10～10000hz。本發(fā)明的發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，該確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法，適用的期望彈性波的頻率在上述范圍內(nèi)，該方法計(jì)算出的結(jié)構(gòu)參數(shù)能使制備出的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的材料，對(duì)期望彈性波的吸收效果更好。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明提出了一種確定結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法，可以根據(jù)預(yù)先根據(jù)硬膜的參數(shù)、軟基底的參數(shù)和期望吸收的彈性波的參數(shù)，獲得對(duì)應(yīng)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)，并且基于該參數(shù)后續(xù)制備出的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)，在受載荷等情況下可產(chǎn)生出特定的表面失穩(wěn)形貌，對(duì)期望吸收的彈性波有很強(qiáng)的調(diào)控作用，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、又可針對(duì)性地吸收特定彈性波的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的制備。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)用于吸收期望彈性波，該方法包括：(a)提供軟基底和硬膜；(b)基于軟基底和硬膜的參數(shù)、期望彈性波的帶隙參數(shù)，根據(jù)上述的方法，確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)參數(shù)；(c)基于硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)參數(shù)，制備硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)深入研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)先根據(jù)硬膜的參數(shù)、軟基底的參數(shù)和期望吸收的彈性波的帶隙參數(shù)，可以通過(guò)改變纖維分布、尺寸等參數(shù)產(chǎn)生各種各樣的表面形貌，從而降低各種表面形貌的產(chǎn)生對(duì)制備條件的要求，并增加特征結(jié)構(gòu)的周期、波幅等尺寸的可調(diào)節(jié)性，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)表面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位置更加精確的控制，而且可以通過(guò)纖維布置、外加載荷來(lái)改變彈性波的能帶結(jié)構(gòu)，從而藉由失穩(wěn)引起周期性結(jié)構(gòu)對(duì)彈性波有一定的調(diào)控作用。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，制備的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)具體方法不受特殊的限制，本領(lǐng)域任何已知的制備方法均可，只要能獲得硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)即可。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟(c)中，通過(guò)直接壓縮、預(yù)拉伸釋放或者高分子溶脹的方法制備硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)。如此，采用上述的方法制備出的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)性、可調(diào)控性和針對(duì)特定的期望吸收波的吸收效果，都獲得進(jìn)一步的提高。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明提出了一種制備方法，能夠針對(duì)特定的吸收期望波，制備出具有設(shè)計(jì)性、可調(diào)控性的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、特征結(jié)構(gòu)的相似度高、表面形貌的周期性好，在受載荷等情況下可產(chǎn)生出特定的表面失穩(wěn)形貌，對(duì)期望吸收的彈性波有很強(qiáng)的調(diào)控作用，能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)吸收彈性波的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的制備。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，前面針對(duì)確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)，仍適用于該制備硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的方法，在此不再贅述。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)適用范圍的方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖1，硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)包括：軟基底、硬膜和多根纖維。其中，硬膜形成在軟基底的上表面；多根纖維平行設(shè)置在軟基底內(nèi)，且多根纖維與軟基底的上表面的距離d都是相同，而相鄰兩根纖維的距離l也是相同。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如此設(shè)置硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)，能夠使其在受載荷等情況下可產(chǎn)生出特定的表面失穩(wěn)形貌，從而對(duì)期望吸收的彈性波有很強(qiáng)的調(diào)控作用。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，確定適用范圍的方法包括：(i)獲取下列參數(shù)：硬膜的剪切模量和厚度t，軟基底的剪切模量和厚度(h-t)，纖維的剪切模量，纖維的直徑2r，纖維與所述軟基底的上表面的距離d，相鄰兩根纖維的距離l；(ii)基于步驟(i)中所獲取的參數(shù)，確定期望彈性波的帶隙參數(shù)。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明提出了一種確定適用范圍的方法，可以預(yù)先根據(jù)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲得對(duì)應(yīng)期望吸收的彈性波的參數(shù)，再根據(jù)該彈性波的參數(shù)確定該硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的適用場(chǎng)景的范圍，利于降低聲子晶體的預(yù)研和試用的成本。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種吸波器件。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該吸波器件包括：硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)，用于吸收期望彈性波，且包括：軟基底；硬膜，該硬膜形成在軟基底的上表面；以及多根纖維，該多根纖維平行設(shè)置在軟基底內(nèi)，并且多根纖維與軟基底的上表面的距離相同，相鄰兩根纖維的距離相同；其中，硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)是根據(jù)上述的制備方法所制備的，或者根據(jù)上述的確定適用范圍方法所確定的。需要說(shuō)明的是，除了硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)，吸波器件還包括其他必要的部件，在此不再贅述。

另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，吸波器件包括選自下列的至少之一：減振器件、減振齒輪、聲子晶體。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明提出了一種吸波器件，由于其內(nèi)部的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)，能針對(duì)性地吸收特定的彈性波，從而可實(shí)現(xiàn)針對(duì)特定的使用環(huán)境，能夠高效地吸收活衰減特定帶隙頻率范圍的彈性波，而其它頻率范圍內(nèi)的彈性波則可幾乎無(wú)損耗地傳播。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，前面針對(duì)確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法、制備硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的方法和確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)適用范圍的方法所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)，仍適用于該吸波器件，在此不再贅述。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種電器。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該電器包括上述的吸波器件。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除了吸波器件除了吸波器件，該電器還包括其他必要的部件，例如供電系統(tǒng)、功能系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、外殼，等等，在此不再贅述。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明提出了一種電器，由于其內(nèi)部具有針對(duì)特定的使用環(huán)境能高效吸收特定的彈性波的吸波器件，從而可明顯地降低電器在使用過(guò)程中產(chǎn)生的噪音，從而增加電器的使用舒適度。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，前面針對(duì)確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法、制備硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的方法、確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)適用范圍的方法和吸波器件所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)，仍適用于該電器，在此不再贅述。

下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說(shuō)明的是，這些實(shí)施例僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實(shí)施例1

在該實(shí)施例中，使用有限元軟件對(duì)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行一系列的數(shù)值實(shí)驗(yàn)。具體的，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分別采用硬纖維和軟纖維，并且纖維間距l(xiāng)分別設(shè)定為1.5λc、2.5λc和3.5λc，考察其對(duì)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的表面形貌的影響。其中，纖維的半徑r固定為0.25λc，纖維埋入深度d固定為膜厚t的5倍。

需要說(shuō)明的是，對(duì)于硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的失穩(wěn)形貌及能帶結(jié)構(gòu)問(wèn)題，已有相當(dāng)多的算例證實(shí)數(shù)值模擬的可靠性，其結(jié)果可以作為參考依據(jù)。并且實(shí)施例1～實(shí)施例4中的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，均是承受產(chǎn)生10％應(yīng)變的壓縮力的狀態(tài)下。

該實(shí)施例的纖維的材料和纖維間距對(duì)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的表面形貌的影響，如圖2所示，其中，圖2(a)～(c)為硬纖維，圖2(d)～(f)為軟纖維，圖2(a)～(c)、(d)～(f)的間距l(xiāng)分別為1.5λc、2.5λc和3.5λc。由圖2可看出，硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的皺紋模式(參考圖2(d))、折疊模式(參考圖2(b)和(c))、類脊凸模式(參考圖2(a)、(e)和(f))都可以在簡(jiǎn)單的壓縮載荷下得到。而纖維的間距周期對(duì)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)表面形貌的周期，具有很強(qiáng)的調(diào)制作用。

實(shí)施例2

在該實(shí)施例中，使用有限元軟件對(duì)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行一系列的數(shù)值實(shí)驗(yàn)。具體的，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中硬纖維半徑r分別設(shè)定為0.05λc、0.15λc、0.25λc、0.5λc和0.75λc，考察其對(duì)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的表面形貌的影響。其中，纖維的間距l(xiāng)固定為2.5λc，纖維埋入深度d固定為膜厚t的5倍。

該實(shí)施例的纖維的半徑對(duì)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的表面形貌的影響，如圖3所示。從圖3可看出，隨著纖維半徑的不斷增大，纖維會(huì)影響微結(jié)構(gòu)的波幅、長(zhǎng)度等特征。當(dāng)纖維尺寸足夠大(例如，纖維半徑r大于0.05λc)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的微結(jié)構(gòu)發(fā)生構(gòu)型上的改變。

實(shí)施例3

在該實(shí)施例中，使用有限元軟件對(duì)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行一系列的數(shù)值實(shí)驗(yàn)。具體的，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中硬纖維埋入軟基底的深度d分別設(shè)定為0.1λc、0.2λc、0.5λc、1.0λc和2.0λc，考察其對(duì)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的表面形貌的影響。其中，纖維的間距l(xiāng)固定為2.5λc，纖維的半徑r固定為0.25λc。

該實(shí)施例的纖維的半徑對(duì)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的表面形貌的影響，如圖4所示。從圖4可看出，隨著纖維埋入深度d逐漸增大，纖維對(duì)表面的調(diào)制作用逐漸衰減。并且，系統(tǒng)表面形貌的漸變過(guò)程中，其中間態(tài)可能產(chǎn)生硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)的新形貌，例如圖4(c)所示的二-三周期交替排列結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例4

在該實(shí)施例中，對(duì)實(shí)施例1中的6種硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，進(jìn)一步地進(jìn)行系統(tǒng)失穩(wěn)后的能帶結(jié)構(gòu)的數(shù)值實(shí)驗(yàn)。

該實(shí)施例的不同纖維的材料和不同纖維間距的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的能帶曲線，如圖5所示，其中，縱坐標(biāo)代表歸一化的頻率，陰影部分表示彈性波帶隙的頻率范圍，圖5(a)～(c)為硬纖維，圖5(d)～(f)為軟纖維，圖5(a)～(c)、(d)～(f)的間距l(xiāng)分別為1.5λc、2.5λc和3.5λc。從圖5可看出，不同纖維夾雜形式的能帶結(jié)構(gòu)差異非常明顯。合理設(shè)計(jì)材料可以滿足低頻、寬禁帶的使用需求。

實(shí)施例5

在該實(shí)施例中，對(duì)實(shí)施例1中的軟纖維且纖維間距l(xiāng)為2.5λc的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，進(jìn)一步地進(jìn)行系統(tǒng)失穩(wěn)后的能帶結(jié)構(gòu)的數(shù)值實(shí)驗(yàn)。區(qū)別在于，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中壓縮應(yīng)變?chǔ)欧謩e為0、0.02和0.04。

該實(shí)施例的不同壓縮應(yīng)變?chǔ)诺挠材?軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的能帶曲線，如圖6所示，其中，縱坐標(biāo)代表歸一化的頻率，陰影部分表示彈性波帶隙的頻率范圍。從圖6可看出，壓縮引起的周期性應(yīng)力結(jié)構(gòu)導(dǎo)致能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的改變，產(chǎn)生了新的禁帶；壓縮量則能夠?qū)δ軒ЫY(jié)構(gòu)進(jìn)行小幅的調(diào)整。這種硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的“開(kāi)關(guān)”特性是大部分聲子晶體設(shè)計(jì)所不具備的。

總結(jié)

綜合實(shí)施例1～5可得出，本發(fā)明所提出的確定硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)的方法，可以根據(jù)預(yù)先根據(jù)硬膜的參數(shù)、軟基底的參數(shù)和期望吸收的彈性波的參數(shù)，獲得對(duì)應(yīng)硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的參數(shù)，并且基于該參數(shù)后續(xù)制備出的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)，在受載荷等情況下可產(chǎn)生出特定的表面失穩(wěn)形貌，對(duì)期望吸收的彈性波有很強(qiáng)的調(diào)控作用，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、又可針對(duì)性地吸收特定彈性波的硬膜-軟基底雙層結(jié)構(gòu)的制備。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。