多孔性吸声材料的研究进展

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1、多孔性吸声材料的研究进展详细介绍了多孔泡沫吸声材料,其内容涉及泡沫金属材料的制备工艺、吸声性能和影响因素,以及泡沫塑料、泡沫玻璃和复合泡沫材料的特性、用途、研究进展和应用现状。作者：李海涛，朱锡，石勇，董鹏，噪声,作为破坏人们工作和生活环境质量的罪魁祸首,不仅能够严重危害人的听觉系统,使人疲倦、耳聋,而且还会加速建筑物、机械结构的老化,影响设备及仪表的精度和使用寿命;在某些军事领域,噪声更加被看作是作战双方共同的敌人,它不仅降低己方作战武器或装备的使用性能,还会将己方暴露在敌方的攻击范围之内,从而造成重大的军事损失或挫败,例如在潜潜对抗或者潜

2、艇与水面舰艇的对抗中,情况就是这样。鉴于此,噪声控制一直是各国政府和科技工作者研究的重要问题,目前主要的解决办法之一就是使用吸声材料,这也被看作是一种有效的被动式吸声降噪方法。所谓吸声材料,就是可以把声能转换为热能的材料,它按吸声机理可分为多孔吸声材料和共振吸声结构材料两大类。一般的多孔吸声材料具有高频吸声系数大、比重小等优点,但低频吸声系数低;共振吸声结构材料的低频吸声系数高,但加工性能差。虽然多孔吸声材料存在一些不足,但由于其取材范围广,加工制造工艺相对简单,并且随着一些新型多孔泡沫材料的研究成功,其低频吸声性能已得到很大提高,因此多孔吸

3、声材料成为目前应用最广泛的吸声材料。2　多孔吸声材料的吸声原理及其分类2.1　多孔材料的吸声原理惠更斯原理:声源的振动引起波动,波动的传播是由于介质中质点间的相互作用。在连续介质中,任何一点的振动,都将直接引起邻近质点的振动。声波在空气中的传播满足其原理。多孔吸声材料具有许多微小的间隙和连续的气泡,因而具有一定的通气性。当声波入射到多孔材料表面时,主要是两种机理引起声波的衰减:首先是由于声波产生的振动引起小孔或间隙内的空气运动,造成和孔壁的摩擦,紧靠孔壁和纤维表面的空气受孔壁的影响不易动起来,由于摩擦和粘滞力的作用,使相当一部分声能转化为热能

4、,从而使声波衰减,反射声减弱达到吸声的目的;其次,小孔中的空气和孔壁与纤维之间的热交换引起的热损失,也使声能衰减。另外,高频声波可使空隙间空气质点的振动速度加快,空气与孔壁的热交换也加快。这就使多孔材料具有良好的高频吸声性能。2.2　多孔吸声材料的分类多孔吸声材料按其选材的柔顺程度分为柔顺性和非柔顺性材料,其中柔顺性吸声材料主要是通过骨架内部摩擦、空气摩擦和热交换来达到吸声的效果;非柔顺性材料主要靠空气的粘滞性来达到吸声的功能。多孔吸声材料按其选材的物理特性和外观主要分为有机纤维材料,无机纤维材料,吸声金属材料和泡沫材料四大类。2.2.1　有

5、机纤维材料早期使用的吸声材料主要为植物纤维制品,如棉麻纤维、毛毡、甘蔗纤维板、木质纤维板、水泥木丝板以及稻草板等有机天然纤维材料。有机合成纤维材料主要是化学纤维,如晴纶棉、涤纶棉等。这些材料在中、高频范围内具有良好的吸声性能,但防火、防腐、防潮等性能较差。除此之外,文献还对纺织类纤维超高频声波的吸声性能进行了研究,证实在超高频声波场中,这种纤维材料基本上没有任何吸声作用。2.2.2　无机纤维材料无机纤维材料不断问世,如玻璃棉、矿渣棉和岩棉等。这类材料不仅具有良好的吸声性能,而且具有质轻、不燃、不腐、不易老化、价格低廉等特性,从而替代了天然纤维

6、的吸声材料,在声学工程中获得广泛的应用。但无机纤维吸声材料存在性脆易断、受潮后吸声性能急剧下降、质地松软需外加复杂的保护材料等缺点。2.2.3　金属吸声材料金属吸声材料是一种新型实用工程材料,于七十年代后期出现于发达工业国家。如今比较典型的金属材料是铝纤维吸声板和变截面金属纤维材料。其中铝纤维吸声板具有如下特点:(1)超薄轻质,吸声性能优异。(2)强度高,加工及安装方便。由于全部采用铝质材料,故可耐受气流冲击和震动,适用于气流速度较大或震动剧烈的场所。铝的柔韧性较好,故钻孔、弯曲和裁切加工都很容易。材料也不会飞散污染环境和刺激皮肤。(3)耐候

7、、耐高温性能良好。铝纤维难以吸水,浸水后取出水分立即流失,且易于干燥,干燥后吸声性能可以完全恢复。含水结冰时材料不受损坏,因而对冷热环境都适用。(4)不含有机粘结剂,可回收利用。既不会形成大量的废弃垃圾,也节省了资源,称得上是绿色环保型材料,具有电磁屏蔽效果和良好的导热性能,可用于特殊要求的场所。铝质纤维吸声材料在国外的使用已很普遍,较多使用在音乐厅、展览馆、教室、高架公路底面的吸声材料,高速公路或冷却塔的声屏障,地铁、隧道等地下潮湿环境的吸声材料。由于特殊的耐侯性能,特别适宜在室外露天使用。铝质纤维吸声材料的不足之处就是生产成本高。目前仅日

8、本能够生产这种铝纤维,上海已经有了生产铝质纤维吸声材料的企业,但原材料必须依赖进口。由于铝质纤维吸声材料的突出优点,今后其将在我国声环境的改善和噪声控制中发挥作用。