小尺寸大宽带吸声超结构技术

负责人：吴九汇、刘崇锐

所在学院：机械工程学院

一、项目简介

本项目是一种小尺寸大宽带吸声超结构技术，首次提出超结构虹吸效应，结合多腔共振机理，突破了共振吸声系数与吸声面积间的矛盾限制，解决了小尺寸低频大宽带吸声难题，获得了各种频段吸声系数高达 95％的小尺寸低频大宽带吸声超结构。本项技术的优势：1）低频吸声效果好，与国内外现有材料体系相比，可将 100Hz-4000Hz 吸声系数由 40%以下提升至 90%;2）结构尺寸更小，是其它同等效果产品的 1/2 到 1/3 左右，工程应用潜力大；3）组分材料灵活，可根据应用环境的不同选择不同的加工材料。

二、关键技术

本项目的关键技术有两个：

1.超结构虹吸效应吸声技术

为了实现宽带吸声，需要采用多个单元并联的方式增加峰值数量。在宽带结构中，只有某一个单元将全部的入射能量吸收掉，才能实现相应频率处的完美吸声，这就要求所有的入射能量全部要流向该单元，这就是我们提出的声学虹吸效应机理。因此如何最大程度上发挥声学虹吸效应的作用，优化结构参数，是本项目的第一个关键技术。

2.超结构多阶共振吸声技术

单元数量受限的基础上，通过一定的措施激发结构的高阶模态，可以使单元在几乎保持低频峰值不变的情况，在高频处获得多个峰值，进一步拓宽吸声频带，这就是我们提出的多阶共振吸声机理。因此，如何在结构内部进行高阶模态设计，是本项目的另一个关键技术。

三、应用市场

随着环保意识的加强及相关法律法规的不断出台，我国的噪声治理行业规模正快速增长，市场规模从 2014 年的 210 亿增长到 2020 年的 550 亿左右，年复合增长率高达 14%左右。未来五年市场规模将持续增长，预计 2025 年左右达到 1000 亿左右。另一方面，在这么大的市场规模中，由于低频噪声处理难度大，其控制需求所占比例增长更快，在民居、交通、工厂及飞机、舰船等重大装备上都极为迫切。而目前本技术在该领域具有非常大的优势，国内外行业内暂无对标的技术，因此具备非常大的市场发挥空间。