技術特征：
1.一種基于三維金屬打印技術的雙層c6v點陣超材料傳感器，其特征在于，包括三維金屬打印一體成型的第一周期性點陣結構(1)、第一基板(2)、第二周期性點陣結構(3)、第二基板(4)和第三周期性點陣結構(5)，所述第二周期性點陣結構(3)設置于第一基板(2)的下表面和第二基板(4)的上表面之間；所述第一周期性點陣結構(1)設置于第一基板(2)的上表面，所述第三周期性點陣結構(5)設置于第二基板(4)的下表面；所述第一周期性點陣結構(1)關于第一基板(2)的中軸線bb’對稱，所述第一周期性點陣結構(1)在中軸線bb’的左側(cè)包括n個點陣單元(10)，所述點陣單元(10)包括第一散射體(11)、第二散射體(12)、第三散射體(13)和第四散射體(14)，所述第一散射體(11)、第二散射體(12)、第三散射體(13)和第四散射體(14)依次按列排列，每列第一散射體(11)、第二散射體(12)、第三散射體(13)和第四散射體(14)的個數(shù)均為m；第一散射體(11)和第二散射體(12)縱向交錯排列，第二散射體(12)和第三散射體(13)橫向并列，第三散射體(13)和第四散射體(14)縱向交錯排列；點陣單元(10)具有平移周期性，前一個點陣單元(10)的第四散射體(14)和后一個點陣單元(10)的第一散射體(11)橫向并列；第一散射體(11)和第三散射體(13)大小相同，第二散射體(12)和第四散射體(14)大小相同；所述第三周期性點陣結構(5)關于中軸線bb’對稱，所述第三周期性點陣結構(5)在中軸線bb’的左側(cè)的結構與第一周期性點陣結構(1)在中軸線bb’的右側(cè)的結構相同；所述第二周期性點陣結構(3)在中軸線bb’的左側(cè)，從遠離中軸線bb’的一側(cè)至靠近中軸線bb’，第五散射體(31)按列交錯排列，每列第五散射體(31)的個數(shù)為m；所述第二周期性點陣結構(3)關于第一基板(2)的中軸線bb’對稱；將所述第一周期性點陣結構(1)以及第二周期性點陣結構(3)映射至線aa’所在的水平面上，第五散射體(31)能夠填充第一周期性點陣結構(1)的間隙。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于三維金屬打印技術的雙層c6v點陣超材料傳感器，其特征在于，所述第一周期性點陣結構(1)中每列第一散射體(11)、第二散射體(12)、第三散射體(13)和第四散射體(14)的個數(shù)m設置為11，在中軸線bb’的一側(cè)點陣單元(10)的個數(shù)n設置為4；第二周期性點陣結構(3)中每列第五散射體(31)的個數(shù)也設置為m＝11，在中軸線bb’的一側(cè)第五散射體(31)的總列數(shù)l設置為8。3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于三維金屬打印技術的雙層c6v點陣超材料傳感器，其特征在于，所述第一散射體(11)、第二散射體(12)第三散射體(13)、第四散射體(14)和第五散射體(31)為圓柱形，第二散射體(12)和第一散射體(11)的半徑比為0.8；第一散射體(11)和第五散射體(31)的半徑相同。4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于三維金屬打印技術的雙層c6v點陣超材料傳感器，其特征在于，所述第一基板(2)和第二基板(4)的厚度為0.4a，第一散射體(11)的半徑為0.25a，第二散射體(12)的半徑為0.2a，第五散射體(31)的半徑為0.25a；第一周期性點陣結構(1)和第三周期性點陣結構(5)的高度均為0.27a，第二周期性點陣結構(3)的高度為0.15a，其中a＝1cm是晶格常數(shù)。5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于三維金屬打印技術的雙層c6v點陣超材料傳感器，其特征在于，所述第一周期性點陣結構(1)、第一基板(2)、第二周期性點陣結構(3)、第二基板(4)和第三周期性點陣結構(5)均為304不銹鋼材料，材料參數(shù)為密度7903kg/m3，楊氏模量219e9pa，泊松比0.32。
6.根據(jù)權利要求4所述的一種基于三維金屬打印技術的雙層c6v點陣超材料傳感器，其特征在于，通過第一性原理全波求解彈性波波動方程，獲得所述雙層c6v點陣超材料傳感器在整個布里淵區(qū)的能帶分布。7.根據(jù)權利要求6所述的一種基于三維金屬打印技術的雙層c6v點陣超材料傳感器，其特征在于，通過第一性原理全波求解彈性波波動方程，求解過程中，設置最大網(wǎng)格尺寸為晶格常數(shù)a的1/10，三維模型設置500000個自由度。8.根據(jù)權利要求1所述的一種基于三維金屬打印技術的雙層c6v點陣超材料傳感器，其特征在于，所述雙層c6v點陣超材料傳感器采用電弧增材制造方式完成結構件的成形制造，首先依據(jù)雙層c6v點陣超材料傳感器尺寸選擇基板大??；將基板打磨除去表面氧化層，然后固定在數(shù)控機床工作臺上；電弧起弧后，送絲機根據(jù)設定的送絲速度同步送進304不銹鋼絲材，機床根據(jù)控制系統(tǒng)的指令按預定的軌跡在水平面上移動，每完成一層，焊槍沿豎直方向上升一個層厚的距離，實現(xiàn)由點-線-面-體的方式完成傳感器結構的成形。
技術總結
本發(fā)明公開了基于三維金屬打印技術的雙層C6v點陣超材料傳感器，包括三維金屬打印一體成型的第一周期性點陣結構、第一基板、第二周期性點陣結構、第二基板和第三周期性點陣結構，所述第二周期性點陣結構設置于第一基板的下表面和第二基板的上表面之間；所述第一周期性點陣結構設置于第一基板的上表面，所述第三周期性點陣結構設置于第二基板的下表面。設計過程中，將凝聚態(tài)物理中豐富的物理效應與傳統(tǒng)聲學波導結構設計巧妙結合。在凝聚態(tài)物理中，由于結構周期性以及布拉格散射，能量在倒格矢空間中呈現(xiàn)帶狀分布，從而可以有效調(diào)控能量的傳播，從而提高傳統(tǒng)聲學器件的信號保真度和信噪比。噪比。噪比。
技術研發(fā)人員：王振 唐文來 夏俊
受保護的技術使用者：南京智能高端裝備產(chǎn)業(yè)研究院有限公司
技術研發(fā)日：2021.11.17
技術公布日：2022/2/24