多孔性吸声材料的研究
一 多孔吸声材料的定义
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，因此多孔吸声材料成为目前应用最广泛的吸声材料。
二 多孔吸声材料的吸声原理及其分类
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。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,从而使声波衰减。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。这就使多孔材料具有良好的高频吸声性能。
2 多孔吸声材料的分类
接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。
a 有机纤维材料
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、甘蔗纤维扳、木质纤维板、水泥木丝板以及稻草扳等有机天然纤维材料 有机台成纤维材料主要是化学纤维，如晴纶棉、涤纶棉等 这 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,学者对纺织类纤维超高频声波的吸声性能进行了研究.证实在超高频声场中,这种纤维材料基本上没有任何吸声作用。无机纤维材料如玻璃棉、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,不供,不腐,不易老化,价格低廉等特性。从而替代了天然纤维的吸声材料。在声学工程中广泛应用：但无机纤维吸声材料存在易断、受潮后吸声性能急剧下降、质地较软且需外加复杂的保护等缺点。
b 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。
(3)耐候、耐高温性能良好。
(4)不含有机粘结剂。可回收利用。
铝质纤维材料在国外的使用已很普通。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。
变截面金属纤维材料近年来已逐渐在国外汽车上开始使用。国内奥迪、桑塔纳汽车也开始使用这种材料作为消声器芯的汽车消声器。
c 泡沫材料 根据泡沫孔形式的不分为为开孔型泡沫材料和闭孔型泡沫材料,前者的泡沫孔是相互连通的,属于吸声泡沫材料,如吸声泡沫塑料,吸声泡沫玻璃,吸声陶瓷,吸声泡沫混凝土等.后者的泡沫孔是封闭的,泡沫孔之间是互不相通的,其吸声性能很差,属于保温隔热材料.如聚苯乙烯泡沫,隔热泡沫玻璃,普通泡沫混凝土.下图是以泡沫铝为例给出的结构示意图。
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泡沫铝的形貌
三 多孔泡沫吸声材料的研究
多孔泡沫吸声材料按泡沫孔的形式分为开口孔和闭口孔之外，进可以依据材料的物理和化学性质分为：泡沫金属、泡沫塑料、 泡沫玻璃、聚合物基复合泡沫等吸声材料。
1 泡沫金属
泡沫金属是一种新型的多孔材料．经过发泡处理在其内部形成大量的气泡．这些气泡分布在连续的金属相中构成孔隙结构。使泡沫金属把连续相金属的特性如强度大．导热性好、耐高温等与分散相气孔的特性如阻尼性、隔离性．绝缘性、消声减震性等有机结合在一起：同时泡沫金属具有良好的电磁屏蔽性和抗腐蚀性能。
以下是制备泡沫铝的工艺图。
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2 泡沫塑料吸声材料
与其它的多孔吸声材料相比，泡沫塑料产品拥有良好的韧性、延展性及耐热性能，同时其吸声性能也很突出，是一种理想的隔热吸声材料 。例如聚氨酯泡沫塑料。
3 泡沫玻璃吸声材料
泡沫玻璃是以玻璃粉为原料，加入发泡剂及其它外掺剂经高温焙烧而成的轻质块状材料,其孔隙率可达85％ 以上.按照材料内部气孔的形态可分为开孔和闭孔两种,闭孔泡沫玻璃作为隔热保温材料,开孔的作为吸声材料。
4 复合泡沫吸声材料
研究者将发泡聚合物同无机吸声材料的吸声特性相结合，通过化学发泡的方法使聚合物-无机物复合体系发泡，形成了一种新型的多孔性吸声材料——PVC(聚氯乙烯)-无机物复合泡沫材料.聚氯乙烯／岩棉复合泡沫吸声性能优良(厚度为20mm时,平均吸声系数最大达0.63)，较好地改善了纯聚氯乙烯泡沫塑料在低频处的吸声性能，且易加工成型。
若想进一步提高泡沫材料的综合性能，我们还是应该走材料复合的发展道路，同时应该吸收结构共振吸声材料的优点，研制出新型的多功能泡沫材料。除此之外，如何降低生产成本，使生产规模化，产品优质化，也应是今后该领域的研究重点。
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