多孔性吸聲材料的研究

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1、多孔性吸聲材料的研究成員：段所偉商池波劉旭東一：多孔吸聲材料的定義二：多孔吸聲材料的吸聲原理及其分類三：多孔泡沫吸聲材料的研究四：多孔泡沫吸聲材料應(yīng)用一：多孔吸聲材料的定義吸聲材料：就是可以把聲能轉(zhuǎn)換為熱能的材料。它按吸聲機(jī)理可分為多孔吸聲材料和共振吸聲結(jié)構(gòu)材料兩大類。一般的多孔吸聲材料具有高頻吸聲系數(shù)大、比重小等優(yōu)點(diǎn)，但低頻吸聲系數(shù)低；共振吸聲結(jié)構(gòu)材料的低頻吸聲系數(shù)高，但加工性能差。雖然多孔吸聲材料存在一些不足，但由于其取材范圍廣，加工制造工藝相對簡單，并且隨著一些新型多孔泡沫材料的研究成功，

2、其低頻吸聲性能已得到很大提高，因此多孔吸聲材料成為目前應(yīng)用最廣泛的吸聲材料。二多孔吸聲材料的吸聲原理及其分類1多孔材料的吸聲原理惠更斯原理：聲源的振動(dòng)引起波動(dòng),波動(dòng)的傳播是由于介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)間的相互作用.在連續(xù)介質(zhì)中,任何一點(diǎn)的振動(dòng),都將直接引起鄰近質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。多孔吸聲材料具有許多微小的間隙和連續(xù)的氣泡,因而具有一定的通氣性。當(dāng)聲波入射到多孔材料表面時(shí),主要是兩種機(jī)理引起聲波的衰減：首先是由于聲波產(chǎn)生的振動(dòng)引起小孔或間隙內(nèi)的空氣運(yùn)動(dòng),造成和孔壁的摩擦,緊靠孔壁和纖維表面的空氣受孔壁的影響不易動(dòng)起來,

3、由于摩擦和粘滯力的作用,使相當(dāng)一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能,從而使聲波衰減。其次,小孔中的空氣和孔壁與纖維之間的熱交換引起的熱損失,也使聲能衰減。這就使多孔材料具有良好的高頻吸聲性能。2多孔吸聲材料的分類接選材的物理特性和外觀主要分為有機(jī)纖維材料．無機(jī)纖維材料．吸聲金屬材料和泡沫材料四大類。a有機(jī)纖維材料早期使用的吸聲材料主要為植物纖維制品．如棉麻纖維、毛氈、甘蔗纖維扳、木質(zhì)纖維板、水泥木絲板以及稻草扳等有機(jī)天然纖維材料有機(jī)臺成纖維材料主要是化學(xué)纖維，如晴綸棉、滌綸棉等這材料在中，高頻范圍內(nèi)具有良好的吸

4、聲性能．但防火．防腐、防潮等性能較差。除此之外,學(xué)者對紡織類纖維超高頻聲波的吸聲性能進(jìn)行了研究.證實(shí)在超高頻聲場中,這種纖維材料基本上沒有任何吸聲作用。無機(jī)纖維材料如玻璃棉、礦渣棉和巖棉等這類材料不僅具有良好的吸聲性能．而且具有質(zhì)輕,不供,不腐,不易老化,價(jià)格低廉等特性．從而替代了天然纖維的吸聲材料．在聲學(xué)工程中廣泛應(yīng)用：但無機(jī)纖維吸聲材料存在易斷、受潮后吸聲性能急劇下降、質(zhì)地較軟且需外加復(fù)雜的保護(hù)等缺點(diǎn)。b金屬吸聲材料金屬吸聲材料是一種新型實(shí)用工程材料，于七十年代后期出現(xiàn)于發(fā)達(dá)工業(yè)國家如今比較

5、典型的金屬材料是鋁纖維吸聲板和變截面金屬纖維材料其中鋁纖維吸聲板具有如下特點(diǎn)：(1)超薄輕質(zhì)，吸聲性能優(yōu)異．(2)強(qiáng)度高，加工及安裝方便．(3)耐候、耐高溫性能良好．(4)不含有機(jī)粘結(jié)劑．可回收利用．鋁質(zhì)纖維材料在國外的使用已很普通．較多使用在音樂廳展覽館教室高架公路底面的吸聲材料．高速公路或冷卻塔的聲屏障．地鐵隧道等地下潮濕環(huán)境的吸聲材料．變截面金屬纖維材料近年來已逐漸在國外汽車上開始使用．國內(nèi)奧迪、桑塔納汽車也開始使用這種材料作為消聲器芯的汽車消聲器c泡沫材料根據(jù)泡沫孔形式的不分為為開孔型泡

6、沫材料和閉孔型泡沫材料,前者的泡沫孔是相互連通的,屬于吸聲泡沫材料,如吸聲泡沫塑料,吸聲泡沫玻璃,吸聲陶瓷,吸聲泡沫混凝土等.后者的泡沫孔是封閉的,泡沫孔之間是互不相通的,其吸聲性能很差,屬于保溫隔熱材料.如聚苯乙烯泡沫,隔熱泡沫玻璃,普通泡沫混凝土.下圖是以泡沫鋁為例給出的結(jié)構(gòu)示意圖泡沫鋁的形貌三：多孔泡沫吸聲材料的研究多孔泡沫吸聲材料按泡沫孔的形式分為開口孔和閉口孔之外，進(jìn)可以依據(jù)材料的物理和化學(xué)性質(zhì)分為：泡沫金屬、泡沫塑料、泡沫玻璃、聚合物基復(fù)合泡沫等吸聲材料1泡沫金屬泡沫金屬是一種新型的

7、多孔材料．經(jīng)過發(fā)泡處理在其內(nèi)部形成大量的氣泡．這些氣泡分布在連續(xù)的金屬相中構(gòu)成孔隙結(jié)構(gòu)。使泡沫金屬把連續(xù)相金屬的特性如強(qiáng)度大．導(dǎo)熱性好、耐高溫等與分散相氣孔的特性如阻尼性、隔離性．絕緣性、消聲減震性等有機(jī)結(jié)合在一起：同時(shí)泡沫金屬具有良好的電磁屏蔽性和抗腐蝕性能。以下是制備泡沫鋁的工藝圖。。2泡沫塑料吸聲材料與其它的多孔吸聲材料相比，泡沫塑料產(chǎn)品擁有良好的韌性、延展性及耐熱性能，同時(shí)其吸聲性能也很突出，是一種理想的隔熱吸聲材料。例如聚氨酯泡沫塑料。3泡沫玻璃吸聲材料泡沫玻璃是以玻璃粉為原料，加入發(fā)

8、泡劑及其它外摻劑經(jīng)高溫焙燒而成的輕質(zhì)塊狀材料,其孔隙率可達(dá)85％以上.按照材料內(nèi)部氣孔的形態(tài)可分為開孔和閉孔兩種,閉孔泡沫玻璃作為隔熱保溫材料,開孔的作為吸聲材料。4復(fù)合泡沫吸聲材料研究者將發(fā)泡聚合物同無機(jī)吸聲材料的吸聲特性相結(jié)合，通過化學(xué)發(fā)泡的方法使聚合物-無機(jī)物復(fù)合體系發(fā)泡，形成了一種新型的多孔性吸聲材料——PVC(聚氯乙烯)-無機(jī)物復(fù)合泡沫材料.聚氯乙烯／巖棉復(fù)合泡沫吸聲性能優(yōu)良(厚度為20mm時(shí),平均吸聲系數(shù)最大達(dá)0.63)，較好地改善了純聚氯乙烯泡沫塑料在低頻處的吸聲性能，且易加工成型