毕业论文：多孔吸声材料的展望小论文（定稿）.doc

多孔吸声材料的展望课程名称：材料成型趋势前沿探讨 姓名：王勇 班级:08302031 学号:08430220摘要：本文结合吸声材料的吸声原理和实际应丿U,通过生活常识性的举例来进一步的阐 述，多空吸声材料的原理及优越性在简单介绍目前研究的两类主要吸声材料的基础上, 亜点介绍了多孔材料的吸声性能及其影响因素多孔吸声材料具有吸声系数高、吸声频 带宽等优点，结合工程实际，研究多孔材料孔隙率、孔径、厚度以及结构因子对多孔材 料吸声性能的影响，对实际的设计有一定参考价值⑴也最后对吸声材料的发展趋势作 了展望关键词：吸声材料；多孔材料；泡沫材料；吸声系数Prospect of Porous Absorption MaterialsAbstract：： This paper represents sound absorption theory and practical application of acoustic mater ials, and also briefly intr oduced the current study of the major types of acoustic materials JLt focuses on the acoustic propert ics of porous materials and the impact factors. Porous sound-absorbing materials arc widely used because of its high sound absorption coefficient and wide absorption frequency range. The influence of porosity, diameter of holes, thickness and structure of the material on its sound-absorbing property is analyzed. This work provides a reference for the development of new sound-absorbing material. Finally, a prospcct for the dcvclopmcnt of the acoustic materials are made.Key words：： acoustic material; porous material; foamed material； absorption cocfficient目录1引言 32吸声及多孔吸声材料原理 32. 1吸声材料的原理 42. 2多孔吸声材料的结构及机理 43多孔吸声材料的分类 43. 1纤维结构吸声材料 53.1.1纤维吸声结构材料的分类 53.2泡沫结构吸声材料 53.2. 1泡沫吸声结构的原理 63.2.2泡沫吸声结构的分类 64影响多孔吸声材料的因素 74. 1空气阻流的影响 74.2空隙率的影响 84.3孔径的影响 84.4厚度的影响 94.5背后空腔的影响 105复合型吸声材料 105. 1梯度孔径通孔多孔铝合金 105. 2穿孔板背而紧贴吸声薄层的结构 105. 3双层的电解多孔铁银薄板复合结构 106其他的研究结果及未来展望 106. 1其他研究结果 106.2未来展望 107参考文献 111引言在我们现在的社会，随着现代工业和交通运输事业的发展，环境污染也 随着产生，噪声污染是当今世界污染的三大问题之一，噪声不仅危害人的听 觉系统，使人疲倦、耳聋，而且还会加速建筑物和机械结构的老化，影响设 备及仪表的精度和使用寿命⑵。

因此吸声降噪逐渐演变成为一个有关高科技、 环境以及人类协调发展急需解决的重要课题，而吸声降噪新材料的结构、声 学特性及其应用是一个涉及多学科交叉的重要课题这样的我们就会拥有一 份安静的生活对噪声的防治措施主要是控制声源和采用吸声材料⑶O声源 控制主要是通过改进设备结构，提高加工和装配质量，以降低声源的辐射能 量；而实际应用中最有效的噪声治理则是通过采用吸声材料來达到降噪的效 果雪后为什么很寂静，在冬天，一场大雪过后，人们会感到窗外万籁俱 寂这是怎么冋事?难道是人为的活动减少了吗？为什么在雪被人踩过后，大 自然乂恢复了以前的喧嚣？原来，刚下过的雪是新鲜蓬松的，它的表而层有 许多小气孔当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射曲于气孔往往 是内部大而口径小所以，仅有少部分波的能量能通过出口反射回来，而人 部分的能量则被吸收掉了，从而导致自然界声咅的大部分能量均被这个表面 层吸收，故出现了万籁俱寂的场面而雪被人踩过后，情况就大不相同了 原本新鲜蓬松的雪就会被压实，从而减小了对声波能量的吸收所以，自然 界便又恢复了往日的喧嚣根据疏松多孔的材料对声音的这种特性，人们制造出了吸声材料，即多 孔吸声材料，所谓多孔吸声材料，顾名思义就是这类材料是出固体筋络和微 孔或间隙所组成。

材料从表到里都含有大量的互相贯通的微孔或间隙，具有 适当的透气性，微孔向外敞开，使声波易于进入微孔内要想有更好的吸 声性能，多孔吸声材料不仅孔隙率耍高，耍通孔，而且这些孔隙还应该尽 可能地细小，并且在材料内部均匀分布，这样，材料内部的筋络总表面积 大，有利于声能吸收多孔材料是当前应用最为广泛的吸芦材料，它的类 型包括无机与有机纤维状多孔吸声材料、泡沫状多孔吸声材料、颗粒状多孔 吸声材料等随着声学、技术的发展、创新，声学工作者的潜心研究以及市 场的开发，还会有新的多孔吸声材料问世冃前，多孔吸声材料在会议厅、 音斥厅、大礼堂、等对声音要求较高的建筑上，应用的很广泛⑷2吸声及多孔吸声材料原理2. 1吸声原理吸声材料吸声是声波通过材料的孔隙与固体骨骼相互摩擦而消耗其能 量的⑸在吸声材料中，声波与固体接触，要有能量交换，主要是黏滞性与热 传导作用根据克希霍夫的研究结果，运动方程只受黏滞系数的影响，而连 续性方程则只受热传导系数的影响，这种区分大大简化推导工作，根据运动 方程，计入粘滞系数，很容易地求出管内的声阻抗及其吸声特性通过微孔 粘滞吸声理论模型进行一些修改，可以更精确定量地分析多孔材料孔径大小、 厚度、孔隙率等参数对多孔材料吸声性能的影响。

按吸声机理可以分为共振吸声结构材料和多孔吸声结构材料共振吸声 结构材料，主要结构为亥姆霍兹共鸣器式结构，它是利用入射声波在结构内 产生共振，从而使大量能量耗逸而由多孔材料构成的吸声材料，能使大部 分声波进入材料，从而具有很强的吸声能力，使进入该材料的声波在传播过 程中逐渐消耗殆尽第一种共振吸声结构，利用了共振原理，因而吸声的频 带较窄，而后一种多孔材料的吸声频带则比较宽3下面主要介绍一下多孔 吸声材料2. 2多孔吸声材料结构特性及机理——材料内部具有大量互相连通的微孔或间隙，而月•孔 隙细小且在材料内部均匀分布其吸声机理是当声波入射到材料表面时，一 部分在材料表面反射，另一部分则透人到材料内部向前传播，在传播过程中, 引起孔隙中的空气运动，与形成孔壁的固体孔筋或孔壁发生摩擦，由于粘滞 性和热传导效应，将声能转变为热能耗散掉声波在刚性壁面反射后，经过 材料回到表面时，一部分声波透射到空气中，一部分乂反射回材料内部，声 波通过这种反复传播，使能量不断转换耗散，如此反复，直到平衡，由此使 材料吸收部分声能⑺目前采用的多孔吸声材料可分泡沫类吸声材料和纤维 类吸声材料2 O3多孔吸声材料的分类3. 1纤维结构多孔吸声材料纤维材料按其选材的物理特性和外观主要分为有机纤维吸声材料、无机 纤维吸声材料、金属纤维吸声材料等⑻。

现在的研究中，更注觅齐种纤维材 料在实际中的应用3. 1.1有机纤维材料传统的有机纤维吸声材料在中、高频范围具有良好的吸声性能，如棉麻 纤维、毛毡、甘蔗纤维板、木质纤维板、水泥木丝板等有机天然纤维材料，以 及丙烯腊纤维、聚酯纤维mi、三聚氧胺门门等化学纤维材料，但这类材料的 防火、防腐、防潮等性能较差，应用时受环境条件的制约3. 1. 2无机纤维材料无机纤维材料主耍有岩棉、玻璃棉、矿渣棉以及硅酸铝纤维棉⑵等，由 于具有吸声性能好、质轻、不蛀、不腐、不燃、不老化等特点，从而逐渐替代 了传统的天然纤维吸声材料，在声学工程中得到了广泛应用但是由于纤维 性脆，易于折断，产生的纤维粉末会在空中飞扬，形成的粉尘会刺痒皮肤， 污染环境，影响呼吸，这是它在应用中的缺点过去的玻璃纤维和天然纤维 与合成有机纤维相比不易老化的特性曾经是玻纤材料性能的一个优点，但是从环境保 护的角度来看，材料的不易降解使其最终会成为固体废弃物，对环境造成二 次污染叫3. 1. 3金属纤维材料金属纤维材料具有强度高、耐冲击、易加工、耐高温、抗恶劣工作环境 的能力强等优点，可用于高温、承载、震动等特殊的吸声场所,例如喷气式飞 机的发动机消声装置3 O较常见的有铝质纤维吸声材料、变截面金属纤维材 料以及不锈钢纤维吸声材料3等。

铝质纤维吸声材料是由两片铝网板夹住中 间的铝纤维毡⑷，利用其塑性通过压机滚压而成，加工工艺简单，产品成本 人人降低，易于弯折成型，甚至可做成圆筒形的空间吸声体由于具有强度 高、抗风、不燃、耐水、导水、耐热以及抗冻等优异的耐候性能，因此十分 适合于户外露天环境和地下建筑中使用对于烧结金属纤维材料，当存在温 度梯度场作用时，应重视温度梯度对多孔金属材料总体吸声性能的影响，在 一定条件下，负温度梯度可以提高材料的吸声性能，而正温度梯度可使材料 吸声性能趋于降低问3. 2泡沫结构吸声材料泡沐吸声结构材料的分类---根据泡沫材料孔形式的不同，可分为闭 孔、开孔和半开孔3种微孔间互相封闭的称为闭孔型泡沫材料，互相连通 的称为开孔型泡沫材料，既有连通又有封闭的为半开孔型泡沫材料悶o 3.2.1闭孔泡沫材料闭孔结构的泡沐金属材料，以闭孔泡沐铝为代表，闭孔泡沐铝的吸声系 数比较低，是由于声波很难到达孔隙内部，与其内部相互作用，仅有一些裂 缝和微孔，本身并不能作良好的吸声材料血细图1闭孔泡沬铝宏观照片测Fig 1 Typical strueture of cIose cel led alumi num foam3.2.2半开孔泡沫材料半开孔泡沫铝，可以通过高压渗流制备，在其制备过程中，通过控制制 备参数，来达到预计的孔连接性如。

图2半开孔泡沬铝的结构图201Fig 2 Typical microstructure of semi open3.2.3开孔泡沫材料可以通过控制颗粒的形状尺寸，来控制孔隙率和孔形状，能够制得孔隙 率为0 9的高孔率材料，由于开孔泡沫材料具有复朵的渠道结构以及表面 粗糙的内部空隙，导致其具有较高流阻，所以开孔泡沫铝的整体吸声性能要 比闭孔的好的多沏图3开孔泡沬铝的的样品图Fig 3Typical structure of open celled aluminum foam4影响多孔吸声材料的因素4. 1空气阻流的影响空气流阻定义为材料两面的静压差和气流线速度之比，它反映了空气 通过多孔材料时材料的透气性问题，而单位材料厚度的流阻称为流阻率流 阻越大，材料的透气性就越小，声波越不容易深入材料内部，吸声性能会下 降；但流阻太小，使声能转化为热能的效率乂会过低所以，多孔材料存在一个最佳的流阻值，过高和过低的流阻值都无法使材料具有良好的吸声性 能 124]4.2空隙率的影响孔隙率定义为材料中孔隙体积和材料总体积的比值，总体来说，孔隙 率越人，泡沫金属的吸声系数越大如这主要是因为孔隙度越大，孔隙的曲 折度越大，。