多孔吸聲材料包括，地毯、窗簾、高密度岩棉、玻璃纖維和其它柔軟的材料。
多孔材料的吸聲(shēng)原理：
聲源的振動引起波動,波動的傳(chuán)播是由於(yú)介質中質點間的相互作用。在連續介質中,任何一點的振動,都将直接引起鄰近質點的振動。聲波在空氣中的傳(chuán)播滿足其原理。
多孔吸聲材料具有許多微小的間隙和連續的氣泡,因而具有一定的通氣性。當聲波入射到多孔材料表面時,主要是兩種機理引起聲波的衰減:首先是由於(yú)聲波産(chǎn)生的振動引起小孔或間隙内的空氣運動,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起來,由於(yú)摩擦和粘滞力的作用,使相當一部分聲能轉化爲熱能,從而使聲波衰減,反射聲減弱達到吸聲的目的;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。另外,高頻聲波可使空隙間空氣質點的振動速度加快,空氣與孔壁的熱交換也加快。這就使多孔材料具有良好的高頻吸聲性能。
多孔吸聲材料的分類多孔吸聲材料按其選材的柔順程度分爲柔順性和非柔順性材料,其中柔順性吸聲材料主要是通過骨架内部摩擦、空氣摩擦和熱交換來達到吸聲的效果;非柔順性材料主要靠空氣的粘滞性來達到吸聲的功能。多孔吸聲材料按其選材的物理特性和外觀主要分爲有機纖維材料,無機纖維材料,吸聲金屬材料和泡沫材料四大類。
1 有機(jī)纖維(wéi)材料
早期使用的吸聲材料主要爲植物纖維制品,如棉麻纖維、毛氈、甘蔗纖維闆、木質纖維闆、水泥木絲闆以及稻草闆等有機天然纖維材料。有機合成纖維材料主要是化學纖維,如晴綸棉、滌綸棉等。這些材料在中、高頻範圍内具有良好的吸聲性能,但防火、防腐、防潮等性能較差。除此之外,文獻還對紡織類纖維超高頻聲波的吸聲性能進行瞭(le)研究,證實在超高頻聲波場(chǎng)中,這種纖維材料基本上沒有任何吸聲作用。
2 無機(jī)纖維(wéi)材料
無機纖維材料不斷問世,如玻璃棉、礦渣棉和岩棉等。這類材料不僅具有良好的吸聲性能,而且具有質輕、不燃、不腐、不易老化、價格低廉等特性,從(cóng)而替代瞭(le)天然纖維的吸聲材料,在聲學工程中獲得廣泛的應用。但無機纖維吸聲材料存在性脆易斷、受潮後吸聲性能急劇下降、質地松軟需外加複雜的保護材料等缺點。
3 金屬(shǔ)吸聲(shēng)材料
金屬吸聲材料是一種新型實用工程材料,於(yú)七十年代後期出現於(yú)發達工業國家。如今比較典型的金屬材料是鋁纖維吸聲闆和變(biàn)截面金屬纖維材料。其中鋁纖維吸聲闆具有如下特點:
(1)超薄輕(qīng)質,吸聲(shēng)性能優異。
(2)強度高,加工及安裝方便。由於(yú)全部採(cǎi)用鋁質材料,故可耐受氣流沖擊和震動,适用於(yú)氣流速度較大或震動劇烈的場所。鋁的柔韌性較好,故鑽孔、彎曲和裁切加工都很容易。材料也不會飛散污染環境和刺激皮膚。
(3)耐候、耐高溫性能良好。鋁纖維難以吸水,浸水後取出水分立即流失,且易於(yú)幹燥,幹燥後吸聲性能可以完全恢複。含水結冰時材料不受損壞,因而對(duì)冷熱環境都适用。
(4)不含有機粘結劑,可回收利用。既不會形成大量的廢棄垃圾,也節省瞭(le)資源,稱得上是綠色環保型材料,具有電磁屏蔽效果和良好的導熱性能,可用於(yú)特殊要求的場所。鋁質纖維吸聲材料在國外的使用已很普遍,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、隧道等地下潮濕環境的吸聲材料。由於(yú)特殊的耐侯性能,特别适宜在室外露天使用。鋁質纖維吸聲材料的不足之處就是生産成本高。目前僅日本能夠生産這種鋁纖維,上海已經有瞭(le)生産鋁質纖維吸聲材料的企業,但原材料必須依賴進口。由於(yú)鋁質纖維吸聲材料的突出優點,今後其将在我國聲環境的改善和噪聲控制中發揮作用。
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,國内奧(ào)迪、桑塔納汽車也開始使用這種材料作爲消聲器芯的汽車消聲器。馬健敏等人對變截面不鏽鋼纖維材料的吸聲特性進行瞭(le)較全面的實驗研究,分析瞭(le)材料厚度、材料容重、材料含水量及材料背後加空氣層對吸聲性能的影響;張燕等人還進一步對不鏽鋼纖維加穿孔闆複合結構的吸聲特性進行瞭(le)研究[10]。綜合以上的研究發現,金屬纖維材料具有如下特點:
(1)單(dān)一材料吸收高頻噪聲的性能優異,在配合微穿孔闆或增加空氣層(céng)後,金屬纖維材料的低頻吸聲性能得到明顯改善;
(2)抗惡(è)劣工作環(huán)境的能力強,在高溫、油污、水汽等條件下,仍可以作爲理想的吸聲材料。
4 泡沫材料
根據泡沫孔形式的不同,可分爲開孔型泡沫材料和閉(bì)孔型泡沫材料。前者的泡沫孔是相互連通的,屬於(yú)吸聲泡沫材料。
以上各類多孔吸聲材料均有優缺點和各自的适用範圍,然而随著(zhe)研究工作的進一步開展,各類材料的新産(chǎn)品數量不斷增多,它們的一些缺點得到克服,其适用範圍也得到擴大,其中尤以泡沫材料的發展最爲迅速,開發的種類也相對較多。
