本发明涉及声学超材料，具体而言，涉及一种基于声学超材料的吸声结构。
背景技术：
1、随着大推力发动机的运用，飞机等大型运载设备逐渐向高速、重载、重型化等方向发展，其工作过程中产生的噪声也愈发强烈。强烈的噪声会影响操作人员的健康、降低仪器设备的精度和可靠性，传统的隔声材料难以对能量高、波长大的低频噪声形成有效防护，因此研究者在声子晶体研究基础上提出了“声学超材料”这一概念，用于实现低频吸/隔声。声学超材料是采用功能基元加空间序构的方式构筑的复杂人造材料，能够实现传统隔声材料所不具备的超常声学特性，在噪声防护领域得到了广泛的应用。
2、目前，声学超材料一般是通过对结构的微观构型进行设计，使结构的宏观等效质量密度或等效体积模量在某一频率范围内为负值，从而有效衰减声波，形成带隙，实现“小尺寸控制大波长”。声学超材料的声学特性取决于其微观结构的几何构型和材料属性，在制造后其声学特性将难以在不施加外部机械载荷的情况下发生改变，因而，现有的基于声学超材料的吸声结构的声学特性，难以在不施加外部机械载荷的情况下发生改变，这一特点限制了声学超材料的使用场景。另外，现有的基于声学超材料的吸声结构的声学特性，难以实现对声学特性的连续调节。
技术实现思路
1、本发明解决的问题是以下问题的至少一种：现有的基于声学超材料的吸声结构的声学特性，难以在不施加外部机械载荷的情况下发生改变；现有的基于声学超材料的吸声结构的声学特性，难以实现对声学特性的连续调节。
2、为解决上述问题，本发明提供一种基于声学超材料的吸声结构，包括衬底、声学超材料蜂窝结构、第一加热单元和第二加热单元，所述声学超材料蜂窝结构由若干个呈阵列分布的声学超材料结构胞元组成，所述声学超材料结构胞元包括正六棱柱腔体，所述正六棱柱腔体的上盖的中心开有通孔，所述通孔上嵌设有位于所述正六棱柱腔体内部的竖向管；所述衬底由若干个呈阵列分布的局域共振超材料胞元组成，所述局域共振超材料胞元包括六边形基底和核壳结构的圆柱体，所述核壳结构的圆柱体包括圆柱形的散射体和包裹在所述散射体外壁上的壳层；所述六边形基底的表面形成有圆柱形凹槽，所述核壳结构的圆柱体填充于所述圆柱形凹槽内，所述正六棱柱腔体的下盖设置在所述衬底的上端面上；所述第一加热单元用于加热所述声学超材料蜂窝结构，所述第二加热单元用于加热所述衬底，所述声学超材料蜂窝结构由形状记忆材料制成，所述壳层的材料为形状记忆聚合物，所述散射体由金属材料或硬质陶瓷材料制成；通过对所述声学超材料蜂窝结构加热，能够使所述声学超材料结构胞元在第一形状和第二形状之间切换，当所述声学超材料结构胞元为所述第一形状时，所述正六棱柱腔体的上盖和下盖的间距为第一距离，当所述声学超材料结构胞元为所述第二形状时，所述正六棱柱腔体的上盖和下盖的间距为第二距离，所述第一距离大于所述第二距离。
3、可选地，所述形状记忆材料包括环氧类的热塑性形状记忆聚合物、环氧类的热固性形状记忆聚合物、聚酰亚胺形状记忆聚合物和氰酸酯类形状记忆聚合物中的一种。
4、可选地，所述形状记忆聚合物包括聚乳酸形状记忆聚合物、苯乙烯形状记忆聚合物和环氧树脂形状记忆聚合物中的一种。
5、可选地，所述硬质陶瓷材料包括氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷和氮化铝陶瓷中的一种。
6、可选地，所述金属材料包括铅、铝、铁和铜中的一种。
7、可选地，所述六边形基底的材料包括碳纤维增强环氧基复合材料、碳纤维增强氰酸酯基复合材料、碳纤维增强苯乙烯基复合材料和碳纤维增强peek基复合材料中的一种。
8、可选地，所述核壳结构的圆柱体有多个。
9、可选地，多个所述核壳结构的圆柱体的大小不相同。
10、可选地，所述竖向管的长度与所述正六棱柱腔体的高度之比为1：(3-5)。
11、可选地，所述竖向管的内径与所述通孔的直径相同。
12、与现有技术相比，本发明提供的吸声结构中，声学超材料蜂窝结构的结构胞元包括正六棱柱腔体，正六棱柱腔体上盖的中心开有通孔，通孔上设有位于所述正六棱柱腔体内部的竖向管，通过调整竖向管的长度或正六棱柱腔体的体积，可以实现对吸声结构的声学特性的调节，由于声学超材料蜂窝结构由形状记忆材料制成，通过对所述声学超材料蜂窝结构加热，能够使声学超材料结构胞元在第一形状和第二形状之间切换，因而可以实现在不施加外部机械载荷的情况下对吸声结构的声学特性的调节；局域共振超材料具有较宽的共振频率带宽，可以实现在较宽的频率范围内有效吸声，由于局域共振超材料胞元包括六边形基底和核壳结构的圆柱体，核壳结构的圆柱体由圆柱形的散射体和包裹在所述散射体外壁上的壳层组成，壳层的材料的质地较软，散射体的材料的质地较硬，局域共振超材料胞元的声学特性主要与壳层和散射体的弹性模量比有关，由于壳层的材料为形状记忆聚合物，通过对衬底加热可以使得形状记忆聚合物软化，不同的加热温度及加热时间，形状记忆聚合物软化程度不一样，因而通过控制加热温度和加热时间，可以实现壳层的弹性模量的连续变化，也就可以实现局域共振超材料声学特性的连续变化，进而可以实现对本发明中吸声结构的声学特性的连续调节。
1.一种基于声学超材料的吸声结构，其特征在于，包括衬底(2)、声学超材料蜂窝结构(1)、第一加热单元和第二加热单元，所述声学超材料蜂窝结构(1)由若干个呈阵列分布的声学超材料结构胞元(11)组成，所述声学超材料结构胞元(11)包括正六棱柱腔体(111)，所述正六棱柱腔体(111)的上盖的中心开有通孔(1111)，所述通孔(1111)嵌设有位于所述正六棱柱腔体(111)内部的竖向管(1112)；所述衬底(2)由若干个呈阵列分布的局域共振超材料胞元(21)组成，所述局域共振超材料胞元(21)包括六边形基底(211)和核壳结构的圆柱体，所述核壳结构的圆柱体包括圆柱形的散射体(212)和包裹在所述散射体(212)外壁上的壳层(213)；所述六边形基底(211)的表面形成有圆柱形凹槽，所述核壳结构的圆柱体填充于所述圆柱形凹槽内，所述正六棱柱腔体(111)的下盖设置在所述衬底(2)的上端面上；所述第一加热单元用于加热所述声学超材料蜂窝结构(1)，所述第二加热单元用于加热所述衬底(2)，所述声学超材料蜂窝结构(1)由形状记忆材料制成，所述壳层(213)的材料为形状记忆聚合物，所述散射体(212)由金属材料或硬质陶瓷材料制成；通过对所述声学超材料蜂窝结构(1)加热，能够使所述声学超材料结构胞元(11)在第一形状和第二形状之间切换，当所述声学超材料结构胞元(11)为所述第一形状时，所述正六棱柱腔体(111)的上盖和下盖的间距为第一距离，当所述声学超材料结构胞元(11)为所述第二形状时，所述正六棱柱腔体(111)的上盖和下盖的间距为第二距离，所述第一距离大于所述第二距离。
2.根据权利要求1所述的基于声学超材料的吸声结构，其特征在于，所述形状记忆材料包括环氧类的热塑性形状记忆聚合物、环氧类的热固性形状记忆聚合物、聚酰亚胺形状记忆聚合物和氰酸酯类形状记忆聚合物中的一种。
3.根据权利要求1所述的基于声学超材料的吸声结构，其特征在于，所述形状记忆聚合物包括聚乳酸形状记忆聚合物、苯乙烯形状记忆聚合物和环氧树脂形状记忆聚合物中的一种。
4.根据权利要求1所述的基于声学超材料的吸声结构，其特征在于，所述硬质陶瓷材料包括氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷和氮化铝陶瓷中的一种。
5.根据权利要求1所述的基于声学超材料的吸声结构，其特征在于，所述金属材料包括铅、铝、铁和铜中的一种。
6.根据权利要求1所述的基于声学超材料的吸声结构，其特征在于，所述六边形基底(211)的材料包括碳纤维增强环氧基复合材料、碳纤维增强氰酸酯基复合材料、碳纤维增强苯乙烯基复合材料和碳纤维增强peek基复合材料中的一种。
7.根据权利要求1所述的基于声学超材料的吸声结构，其特征在于，所述核壳结构的圆柱体有多个。
8.根据权利要求7所述的基于声学超材料的吸声结构，其特征在于，多个所述核壳结构的圆柱体的大小不相同。
9.根据权利要求1所述的基于声学超材料的吸声结构，其特征在于，所述竖向管(1112)的长度与所述正六棱柱腔体(111)的高度之比为1：(3-5)。
10.根据权利要求1所述的基于声学超材料的吸声结构，其特征在于，所述竖向管(1112)的内径与所述通孔(1111)的直径相同。