本发明属于超构材料和可调通风吸声设备，尤其是一种可调高效通风吸声的超构材料及其制备方法。
背景技术：
1、吸声材料在建筑声学与噪声控制领域曾占据主导地位，传统吸声方案主要依靠气密多孔材料和刚性隔音板来实现。气密多孔吸声材料如玻璃纤维、岩棉或聚酯纤维等，通过材料内部错综复杂的微孔结构，使声波在孔隙中发生多次反射、折射与摩擦耗散，最终将声能转化为热能；应用刚性隔音板如金属板、混凝土板或复合型吸隔声板，利用材料的高面密度与阻尼特性，阻断声波的直线传播路径，形成声屏障效应。然而，这类传统方案在实现理想声学性能时，普遍存在一个关键性缺陷——对工作区域的强密封性要求。
2、为实现较好的器件效果，确保吸声或隔音效果达到设计指标，这些方案都需要密封工作区域，从而不可避免地阻挡气流的通过。在实际生活中，空气的输入输出对于保持空气质量至关重要，是维持环境舒适度、设备散热效率或空气质量的核心需求。例如，数据中心机房需要持续通风以带走服务器产生的热量，工业车间依赖新鲜空气保障工人健康，公共建筑则依赖通风系统调节室内温湿度与污染物浓度。但是传统方案无法同时较好的兼顾吸声和通风，一旦实施密封，通风路径必然被切断，导致设备过热、空气质量下降甚至引发安全隐患。
3、此外，由于传统方案的吸声主要依赖于材料本身的声学特性，多孔材料的吸声性能高度依赖其物理参数，这些参数在材料生产阶段即已固定，难以在工程应用中动态调整。而刚性隔音板的隔声量虽高，但仅对特定频率范围的声波有效，因此难以实现对于吸声频率的高效灵活调控。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种可调高效通风吸声的超构材料及其制备方法，解决现有技术中吸声频率难以灵活调控的问题。
2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
3、一种可调高效通风吸声的超构材料，包括若干吸声功能层；
4、所述吸声功能层包括谐振腔和挖孔隔板，若干所述谐振腔和挖孔隔板层叠设置，所述谐振腔和挖孔隔板之间交错排列，所述谐振腔内交错设置有若干挡板，若干所述挡板之间设置有间隙，所述挖孔隔板上开设有对称环形孔，所述谐振腔与对称环形孔形成孔腔，构成低频构型谐振腔和高频构型谐振腔，所述挖孔隔板层间可相对旋转。
5、进一步的，若干所述吸声功能层均为圆柱形结构。
6、进一步的，所述吸声功能层的材料为树脂材料，所述树脂材料包括abs和pla。
7、进一步的，所述超构材料的工作波段为1450~2835 hz。
8、进一步的，所述挖孔隔板的环形孔夹角为90°。
9、进一步的，所述挖孔隔板层间的旋转角度为5°~90°。
10、进一步的，若干所述吸声功能层的半径均相同，若干所述吸声功能层的高度均不同。
11、进一步的，所述超构材料的构型包括低频构型、高频构型和双频构型。
12、一种所述可调高效通风吸声的超构材料的制备方法，包括：
13、通过仿真软件的热声模块对超构材料的吸声性能进行频域模拟，得到超构材料的透射系数和反射系数，计算得到吸收率；
14、根据模拟结果，通过3d打印技术制备谐振腔和挖孔隔板，将谐振腔和挖孔隔板交错层叠设置，不可旋转部分采用ab胶水进行结构粘连，通过旋转调整挖孔隔板上对称环形孔的位置，得到在目标波段吸声的超构材料。
15、进一步的，所述吸收率的计算方法为：
16、
17、其中，表示吸收率，表示反射系数，表示透射系数。
18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
19、本发明提供一种可调高效通风吸声的超构材料，设置有若干吸声功能层，吸声功能层包括谐振腔和挖孔隔板，将谐振腔和挖孔隔板层叠交错排列设置。谐振腔内交错设置有若干挡板，若干挡板之间设置有间隙，增加了声波在谐振腔内的反射、散射路径，使声波能量在谐振腔内不断被消耗，从而增强了吸声效果。不同位置的挡板及其间隙组合可以形成不同的声学模式，有助于更有效地捕捉和吸收特定频率的声波。挖孔隔板上开设有对称环形孔，谐振腔与对称环形孔形成孔腔，构成低频构型谐振腔和高频构型谐振腔，使得超构材料能够同时针对低频和高频噪声进行有效吸收，大大拓宽了吸声频带范围，可满足在不同复杂噪声环境下对不同频段噪声的降噪需求。挖孔隔板层间可相对旋转，为超构材料的吸声性能调节提供了极大的灵活性，可根据不同的噪声环境或需求变化，通过旋转挖孔隔板来改变孔腔的几何形状、尺寸或相对位置，进而调整低频构型谐振腔和高频构型谐振腔的吸声特性。本发明通过人工设计超构单元结构，入射声波沿着水平方向，利用谐振腔引入谐振，通过类法诺谐振的破坏性干涉，实现高效通风吸声，利用挖孔隔板间的相对旋转角度，进而控制器件谐振频率，从而在宽频域范围内实现对吸声频点的高效连续调制，在保持吸收率基本稳定的情况下，实现低频大于475 hz、高频大于445 hz的调制带宽。本发明具有高效、通风、吸声频点可调等诸多优点，无需针对不同频率噪声频繁更换材料或进行大规模改造，只需通过简单的旋转操作即可实现吸声性能的优化调整，大大节省了时间、人力和成本，提高了整体的工作效率和使用效益，在智能吸声器件、通风降噪等领域具有广阔的应用前景。
20、仿真和实验数据表明，本发明的可调通风吸声超构材料的三种构型器件均具有优异的通风吸声功能，对于低频构型本发明单峰吸收率可达到67%以上，对于高频构型单峰吸收率可达到87%以上，双频构型的低频单峰和高频单峰吸收率仿真结果均可达到83%以上。实验情况下可分别达65%和86%以上。通过控制挖孔隔板层间旋转角度，在保持吸收率基本稳定的情况下，均能实现低频大于475 hz、高频大于445 hz的调制带宽。因此，利用本发明的超构材料实现兼具高效、通风、可调的吸声性能，是一种非常具有研究和应用价值的声学功能器件。
1.一种可调高效通风吸声的超构材料，其特征在于，包括若干吸声功能层；
2.根据权利要求1所述的一种可调高效通风吸声的超构材料，其特征在于，若干所述吸声功能层均为圆柱形结构。
3.根据权利要求1所述的一种可调高效通风吸声的超构材料，其特征在于，所述吸声功能层的材料为树脂材料，所述树脂材料包括abs和pla。
4.根据权利要求1所述的一种可调高效通风吸声的超构材料，其特征在于，所述超构材料的工作波段为1450~2835 hz。
5.根据权利要求1所述的一种可调高效通风吸声的超构材料，其特征在于，所述挖孔隔板的环形孔夹角为90°。
6.根据权利要求1所述的一种可调高效通风吸声的超构材料，其特征在于，所述挖孔隔板层间的旋转角度为5°~90°。
7.根据权利要求1所述的一种可调高效通风吸声的超构材料，其特征在于，若干所述吸声功能层的半径均相同，若干所述吸声功能层的高度均不同。
8.根据权利要求1所述的一种可调高效通风吸声的超构材料，其特征在于，所述超构材料的构型包括低频构型、高频构型和双频构型。
9.一种权利要求1~8任一项所述可调高效通风吸声的超构材料的制备方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的可调高效通风吸声的超构材料的制备方法，其特征在于，所述吸收率的计算方法为：