旗帜的方式拍动和起伏。这种拍动和起伏导致单元1001和片1009之间的空气压力 的相应改变。产生的压力起伏起到了宽频带随机驱动源的作用。该压力将激发单元的超级 吸收共振模式并使中心板以最大幅度振动，因此产生最大量的电能。
[0081] 结论
[0082] 将理解的是，在如随附权利要求表达的本发明的原理和范围内，本领域技术人员 可以对为了说明主题的性质而已经在本文描述和示出细节、材料、步骤和零部件布置做出 许多额外改变。
【主权项】
1. 一种声音吸收超材料，包括 声阻抗匹配表面，其被构造为使入射声波的反射最小化，该表面包括： 弹性或柔性薄膜； 相对固体表面，其作为反射表面设置并位于所述薄膜后方且与所述弹性或柔性薄膜隔 开预定距离，从而形成所述薄膜和所述固体表面之间的流体空间；和 实质上为刚性的重物，其安装在所述薄膜上，由此所述弹性薄膜和所述重物建立了共 振的多个本征频率。2. 根据权利要求1所述的声音吸收超材料，其中： 对所述本征频率进行选择，从而所述超材料使得入射声波产生最小的声能反射。3. 根据权利要求1所述的声音吸收超材料，其中： 所述薄膜和所述反射表面形成充分密封的密封包围件的一部分，以建立包括所述流体 空间的受到密封或约束的包围件，所述密封或约束对由于声学振动导致的流体的散逸或进 入进行约束。4. 根据权利要求3所述的声音吸收超材料，其中该结构提供了接近反共振状态的薄膜 型声学超材料（MAM)的有效质量密度非常规性，其与所述反射表面以及所述薄膜与所述固 体表面之间的流体空间相结合时，在预定频率匹配空气的阻抗，从而充分衰减了反射声波 并且允许大量吸收入射声波。5. 根据权利要求3所述的声音吸收超材料，其中： 所述实质上为刚性的重物具有小于所述受到密封或约束的包围件的横向尺寸的横向 尺寸。6. 根据权利要求3所述的声音吸收超材料，其中所述薄膜和所述固体表面之间的流 体空间具有这样的厚度：该厚度由在薄膜的平均或静止位置处相对于弹性或柔性薄膜的所 述预定距离而建立，并且所述密封包围件的半径大大小于空气中的声音在本征频率处的波 长。7. 根据权利要求1所述的声音吸收超材料，其中所述柔性薄膜与所述相对固体表面隔 开的所述预定距离对应于入射声波的最大峰值幅度或半幅度减去所述弹性薄膜处吸收的 能量。8. 根据权利要求1所述的声音吸收超材料，其中所述薄膜被施加了预定量的平面内预 应力。9. 根据权利要求1所述的声音吸收超材料，其中： 作为反射表面设置的所述相对固体表面包括具有声学反射特性的硬材料。10. 根据权利要求1所述的声音吸收超材料，其中： 作为反射表面设置的所述相对固体表面包括具有声学吸收特性的软材料。11. 根据权利要求1所述的声音吸收超材料，还包括： 发电机，其操作性地连接至所述薄膜，并能够从该薄膜充分地提取振动能量以衰减振 动能量，对振动能量的提取使得部分被吸收的能量转换为电能。12. 根据权利要求11所述的声音吸收超材料，还包括： 永磁体，其贴附至薄膜和与薄膜相邻的区域中的至少一个； 电导体，其以如下方式固定至所述声音吸收超材料：薄膜的运动导致永磁体和电导体 之间的相对运动；和 能够从电导体提取电能的与电导体的电连接。13. 根据权利要求11所述的声音吸收超材料，还包括： 薄片，其支撑在所述薄膜上方并与所述薄膜充分隔开以响应于风的运动，由此风的运 动使得薄片拍动和起伏，导致薄膜处的压力改变，从而响应于风的运动产生电能。14. 根据权利要求1所述的声音吸收超材料，还包括： 发电机，其操作性地连接到所述薄膜，并能够从该薄膜充分地提取振动能量以衰减该 振动能量，对振动能量的提取使得声音吸收超材料的最大能量吸收增大且超过不带发电机 的声音吸收超材料提供的最大能量吸收。15. -种声音吸收超材料，包括 声阻抗匹配表面，其被构造为使入射声波的反射最小化，该表面包括： 弹性或柔性薄膜； 相对固体表面，其作为反射表面设置并位于所述薄膜后方且与所述弹性或柔性薄膜隔 开预定距离，从而形成所述薄膜和所述固体表面之间的流体空间； 实质上为刚性的重物，其安装在所述薄膜上，由此所述弹性薄膜和所述重物建立了多 个本征频率；和 发电机，其对所述薄膜的运动进行响应。16. 根据权利要求15所述的声音吸收超材料，其中： 对所述本征频率进行选择，从而所述超材料使得入射声波产生最小的声能反射。17. 根据权利要求15所述的声音吸收超材料，其中： 所述薄膜和所述反射表面形成充分密封的密封包围件的一部分，从而建立包括所述流 体空间的受到密封或约束的包围件，所述密封或约束对由于声学振动导致的流体的散逸或 进入进行约束。18. 根据权利要求17所述的声音吸收超材料，其中该结构提供了接近反共振状态的薄 膜型声学超材料（MAM)的有效质量密度非常规性，其与所述反射表面以及所述薄膜与所述 固体表面之间的流体空间相结合时，在预定频率匹配空气的阻抗，从而充分衰减了反射声 波并且允许大量吸收入射声波。19. 根据权利要求17所述的声音吸收超材料，还包括： 实质上为刚性的重物，其具有小于所述受到密封或约束的包围件的横向尺寸的横向尺 寸。20. 根据权利要求17所述的声音吸收超材料，其中所述薄膜和所述固体表面之间的流 体空间具有这样的厚度：该厚度由在薄膜的平均或静止位置处相对于弹性或柔性薄膜的所 述预定距离而建立，并且所述密封包围件的半径大大小于空气中的声音在本征频率处的波 长。21. 根据权利要求15所述的声音吸收超材料，其中所述柔性薄膜与所述相对固体表面 隔开的所述预定距离对应于入射声波的最大峰值幅度或半幅度减去所述弹性薄膜处吸收 的能量。22. 根据权利要求15所述的声音吸收超材料，其中所述薄膜被施加了预定量的平面内 预应力。23. 根据权利要求15所述的声音吸收超材料，其中： 作为反射表面设置的所述相对固体表面包括具有声学反射特性的硬材料。24. 根据权利要求15所述的声音吸收超材料，其中： 作为反射表面设置的所述相对固体表面包括具有声学吸收特性的软材料。25. 根据权利要求15所述的声音吸收超材料，还包括： 发电机，其操作性地连接至所述薄膜，并能够从该薄膜充分地提取振动能量以衰减该 振动能量，对振动能量的提取使得部分被吸收的能量转换为电能。26. 根据权利要求25所述的声音吸收超材料，还包括： 永磁体，其贴附至薄膜和与薄膜相邻的区域中的至少一个； 电导体，其以如下方式固定至所述声音吸收超材料：薄膜的运动导致永磁体和电导体 之间的相对运动；和 能够从电导体提取电能的与电导体的电连接。27. 根据权利要求25所述的声音吸收超材料，还包括： 薄片，其支撑在所述薄膜上方并与所述薄膜充分隔开以响应于风的运动，由此风的运 动使得薄片拍动和起伏，导致薄膜处的压力改变，从而响应于风的运动产生电能。28. 根据权利要求15所述的声音吸收超材料，还包括： 发电机，其操作性地连接到所述薄膜，并能够从该薄膜充分地提取振动能量以衰减该 振动能量，对振动能量的提取使得声音吸收超材料的最大能量吸收增大且超过不带发电机 的声音吸收超材料提供的最大能量吸收。29. -种声音吸收超材料，包括 用于提供声阻抗匹配表面的装置，所述声阻抗匹配表面被构造为使入射声波的反射最 小化，所述表面包括： 弹性或柔性薄膜； 反射装置，其位于所述薄膜装置后方且与所述薄膜装置隔开预定距离，从而形成所述 薄膜和固体表面之间的流体空间；和 实质上为刚性的重物，其安装在所述薄膜上； 包括所述薄膜和所述刚性重物的装置，用于建立针对共振的多个本征频率。30. 根据权利要求29所述的声音吸收超材料，还包括： 发电机装置，用于从所述声音吸收超材料提取振动能量，从而使得所述声音吸收超材 料的最大能量吸收增大且超过不带发电机的声音吸收超材料提供的最大能量吸收。
【专利摘要】一种声音吸收超材料包括被构造为使入射声波的反射最小化的声阻抗匹配表面。所述表面包括弹性或柔性薄膜(121)和安装在薄膜(121)上的实质上为刚性的重物(123)。相对固体表面作为反射表面设置并位于薄膜(121)后方。所述反射表面相对于弹性或柔性薄膜(121)隔开预定距离，从而形成薄膜(121)与固体表面之间的流体空间。安装在薄膜(121)上的重物(123)与弹性薄膜(121)相结合建立了多个本征频率。
【IPC分类】G10K11/162, G10K11/172
【公开号】CN105393300
【申请号】CN201480040763
【发明人】沈平, 杨志宇, 马冠聪, 杨旻, 肖松文
【申请人】香港科技大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2014年7月17日
【公告号】US20160078857, WO2015007221A1