一种磁场可调控低频隔声结构及隔声材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及低频隔声材料技术领域，具体是一种磁场可调控低频隔声结构及隔声 材料。
【背景技术】
[0002] 通过插入材料来阻隔噪声的传播路径或者吸收消耗噪声的能量，使通过材料后的 声能量减小的方法，叫做隔声。通常用隔声量来描述材料本身固有的隔声能力，其定义为： 噪声通过材料前后的声能量比，即入射声能与透视声能之比取对数得到的分贝数，又称为 传递损失，常用符号R或者TL(dB)表示。
[0003] 改革开放以来，我国的工业化进程高速发展，在带来了高经济效益的同时造成了 严重的噪声污染，其中低频噪声对人体的危害最为严重。主要损伤人体的听觉系统以及神 经系统。低频噪声的来源主要包括电梯，变压器，中央空调以及交通噪声。根据经典的质量 定理，对于传统隔声材料高频域的隔声可以达到很好的效果，但对于低频声波的衰减效果 较差，能量衰减缓慢，穿透力强，传播距离远，导致对于低频声波的隔声降噪成为一个尚未 解决的棘手的工程难题。
[0004] 2000年的Science期刊上，刘正猷等人首次提出了局域共振型声子晶体的概念。 文中提出用硅胶包覆铅球按照简单立方晶格排列在环氧树脂基体中，理论和实验都证明了 这一结构具有400Hz左右的低频带隙，比相同尺寸的Bragg散射型声子晶体的第一带隙频 率降低了两个数量级。这一发现实现了小尺寸控制大波长，对解决低频振动噪声问题提供 了新的思路。
[0005] 根据安培定理，通电导线周围会产生磁场，实验中经常使用通电线圈产生具有梯 度的非匀强磁场，非匀强磁场作用在磁性质量单元上会产生一个力，这个力会改变磁性质 量单元的位置和软性材料的受张力情况，从而改变整个弹性体的等效刚度，进而影响磁性 质量单元的振动情况以及低频域的隔声峰值频率范围。
[0006] 磁性材料按照磁化后去磁的难易程度，可分为软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长期保留磁性的一种材料。常用的永磁材料有稀土永磁材料、 金属永磁材料、铁氧体永磁材料。
[0007] 现有的低频隔声超材料，其物理特性一经定型便无法更改，均只能对低频声波的 某一频段进行有效隔绝，难以适用于复杂多变的外界噪声。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在克服上述现有技术的不足，提供一种磁场可调控低频隔声结构及 隔声材料，可以人为隔离某一任意低频段的噪声影响，即能够选择性地主动对低频噪音进 行衰减，高效且易于实现。
[0009] 为了解决上述问题，本发明的技术解决方案如下：
[0010] 一种磁场可调控低频隔声结构，其特点在于，包括：四周封闭、且中部具有通孔的 基体、嵌入在该基体的通孔内的磁性质子、以及附着在所述的基体与磁性质子缝隙之间的 软性材料，该软性材料分别与所述的基体、磁性质子固定连接。
[0011] 所述的基体是由杨氏模量大于IGpa的硬质材料制成。
[0012] 所述的软性材料层是由杨氏模量小于IGpa的软性材料制成。
[0013] 所述的软性材料是硅橡胶或丁苯橡胶。
[0014] 所述的磁性质子是由硬磁材料或软磁材料制成。
[0015] 所述的基体与软性材料层的厚度一致，且在Imm-IOmm之间。
[0016] 所述的磁性质子的半径不超过10_。
[0017] -种磁场可调控低频隔声材料，由一个或多个上述的磁场可调控低频隔声结构周 期性排列组成。
[0018] 外部磁场由通电线圈或永磁体产生，可以通过改变线圈的空间结构，通电电流大 小方向或者永磁体的位置来改变磁场的梯度。通过调节外界磁场的梯度大小，可以改变弹 性体的等效弹性系数，从而改变了本发明的共振频率，进而改变反共振即高隔声量处的峰 值频率。
[0019] 与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
[0020] 1)能够选择性地对低频噪音进行主动衰减，方便地通过调整外加磁场大小或永磁 体的位置，改变高隔声量的频段。
[0021] 2)通过调节磁性材料的重量与磁化强度，可以调节隔声量峰值频段移动的效率。
[0022] 3)结构设计简单，易于批量化加工和制造。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明磁场可调控低频隔声结构的示意图。
[0024] 图2是外加磁场强度B的方向平行于永磁体所受的力F的方向时的示意图。
[0025] 图3是图2的等效物理模型。
[0026] 图4是不同磁场大小时的样品隔声量曲线频谱图。
[0027] 图5是麦克风驻波管法测试装置示意图。
【具体实施方式】
[0028] 为使本发明的目的和技术方案更加清楚明白，以下结合实施例并参照附图，对本 发明进行详细的说明。
[0029] 参照图1，图1是本发明磁场可调控低频隔声结构的示意图，如图所示，一种磁场 可调控低频隔声结构，包括：四周封闭、且中部具有通孔的基体1、嵌入在该基体的通孔内 的磁性质子3、以及附着在所述的基体与磁性质子3缝隙之间的软性材料2,该软性材料2 分别与所述的基体、磁性质子固定连接。
[0030] 由杨氏模量大于IGpa的硬质材料作为基体，且固定连接于外界设备上或框架上。 所谓杨氏模量，是表征材料弹性系数的参数。本发明中所写的固定连接的含义就是这种连 接方式能保证两种材料之间不会发生相对运动，包括用胶水或者螺钉固定等。基体的厚度 在Imm-IOmm之间。
[0031] 杨氏模量小于IOOMpa的材料可用作填充的软质材料，可以是实心的也可以是孔 状的，软质材料包括但不限于丁苯橡胶和硅橡胶等，硬质材料和软质材料接触部分采用固 定连接。软质材料的厚度与硬质材料一致。
[0032] 嵌入在软质材料中的磁性质子选用磁性材料，包括硬磁材料和软磁材料。磁性质 子的形状可以是但不限于圆柱形，球形，正方形等。磁性质子和软质材料固定连接，包括用 胶水连接以及制备的时候直接将磁质子固化于软质材料中。磁性质子的厚度或者直径在 0.1 mm-IOmm之间。软质材料中嵌入的磁性质子数量不限。
[0033] 一种磁场可调控低频隔声材料，由一个或多个上述的磁场可调控低频隔声结构周 期性排列组成。
[0034] 本发明的制备方法如下：
[0035] ①将杨氏模量大于IGpa的较硬的材料的薄板，采取钻孔或铣等方式成型成带有 通孔的基体。用丙酮溶液清洗基体与磁性质子表面，从而能与硅胶粘连牢固。
[0036] ②在基体以及磁性质子表面涂抹一层助粘剂，在通风环境中静止十五分钟，待其 干燥。
[0037] ③在基体的下方放置一块具有较弱磁性的软橡胶磁板，以便于后续放入通孔中的 磁性质子固定位置。磁性质子的极性排列可以任意排列。
[0038] ④配置液态硅胶