【摘要】：聲學超表面具備平面、超薄等獨特物理特性及對聲波的靈活調控能力,在降噪隔振、隱身技術、非接觸操控物體等諸多聲學領域具有重要的應用前景。帶有超疏水特性的聲學超表面,其聲學調控性能和機理尚無研究報道。本文基于激光刻蝕制備技術,設計并制備了一種十字型微溝槽的超疏水聲學超表面,通過自主搭建平臺測試了其水下聲學傳播性能。主要研究工作包括:1、利用紫外激光器在玻璃纖維增強塑料(GFRP)表面刻蝕十字溝槽圖案,然后用三甲氧基甲硅烷進行旋涂,在170°加熱30分鐘,得到聲波超吸收的超疏水結構。測試結果表明,GFRP超疏水聲學超表面在頻率為50kHz到250kHz的范圍內(nèi)對聲波的吸收系數(shù)達到88%以上,分析其物理機制主要是水與超疏水微觀結構之間空氣層誘導的多重界面散射效應。2、設計了一種由固定在鋁板上的薄膜和附著在其上表面的銅質量塊組成的膜共振結構聲學超表面。采用不同的激光刻蝕間距后,經(jīng)過化學改性得到具有不同超疏水/親水的銅表面,產(chǎn)生不同的附著力表面。測試結果表明,銅表面的附著力越大,膜共振結構的透射系數(shù)越大。通過改變銅塊的表面潤濕性,可以實現(xiàn)對其水下振蕩模式的進一步調制。本文研究成果展示了激光制備圖形化超疏水聲學超表面在水下聲學領域的應用潛力,為水下聲學超材料的工程應用提供一條新的技術途徑。
【學位授予單位】：溫州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB56;O647.5
【圖文】：

溫州大學碩士論文等[9]設計的亥姆霍茲諧振器實現(xiàn)了聲能量非對稱傳輸效應的新方入射時，由于梯度相位的調制，透射聲波按照設定的角度出射，形(圖 1-2(a)左側)。在反向入射的情況下，透射聲波為倏逝波無法傳結構中能量密度急劇增加，在無損耗的情況下，最終以高階衍射模引入合適的粘滯耗散，加上超構表面結構中的高能量密度，可使得的能量大大耗散，最終導致聲學截止態(tài)(圖 1-2(a)右側)。實驗中采 1-2(b)下半部分所示，從實驗測量的正向和反向聲壓和聲強對比可耗型超構表面實現(xiàn)了聲能量的非對稱傳輸�；趽p耗機理的超構表單、亞波長厚度、平面特性以及可通過旋轉樣品調控透射性質等材料和超表面的設計提供了全新的方向，有望實現(xiàn)一系列新的聲學控方式。

溫州大學碩士論文。一個剛性的質量塊附著在膜的中心，它的質量是由理想的共振頻率設定的 1-3（a）所示。對于被周圍硬邊框所固定的彈性薄膜，由于薄膜具有很小模量，因此可以通過在薄膜的中央放置一個小的質量塊來調整振蕩模式的率。在圖 1-3（b）中的兩個本征頻率處幾乎實現(xiàn)了完全透射，但在這兩個率之間的某個頻率處，透射系數(shù)幾乎為零，入射的聲波幾乎完全被反射，時整個薄膜面內(nèi)的平均法向位移為零，如圖 1-3（d）所示。通過有限元數(shù)的方法，也發(fā)現(xiàn)在平均法向位移為零的頻率附近，薄膜的動態(tài)質量密度是

溫州大學碩士論文經(jīng)過長期的研究發(fā)現(xiàn)，要想獲得性能優(yōu)異的超疏水表面，必須要具有兩個是材料表面有一定的粗糙結構；另一個是材料表面具有低的表面?zhèn)涑杷砻嬉话阌袃煞N方法：一種是在低表面的材料上構造粗糙結疏水表面；另一種是在材料表面構造粗糙表面，然后使用低表面能的修在材料表面降低材料的表面能獲得超疏水表面。超疏水的狀態(tài)也分為兩種，如圖 1-4 所示。一種是高粘附性的 Wenz超疏水表面，如圖 1-4（a）所示；一種是低粘附性的 Cassier-Baxter[13]水表面。

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 湯玉斐;高淑雅;趙康;謝高偉;張恒;;靜電紡絲法制備超疏水/超親油SiO_2微納米纖維膜[J];人工晶體學報;2014年04期

2 祝雪豐;梁彬;程建春;;聲超常材料與聲隱身斗篷[J];現(xiàn)代物理知識;2012年02期

3 田根林;余雁;王戈;程海濤;陸方;;竹材表面超疏水改性的初步研究[J];北京林業(yè)大學學報;2010年03期

相關碩士學位論文 前1條

1 吳杰;靜電紡絲法制備微納結構超疏水纖維膜[D];華南理工大學;2016年

本文編號：2801392