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多孔纤维吸音材料

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多孔吸音材料多孔吸音材料

多孔吸音棉材料的吸音原理主要是:材料内部有大量互相贯通、分布均匀的微孔和间隙,当音波入射到多孔吸音材料的表面时,由惠更斯原理可知,介质中任何一点的振动都会引起相邻质点的振动,空气振动引起材料纤维的振动,并且相互之间产生摩擦和粘滞作用,音能转化为热能耗散:同时,因为质点间振动速度的不同,使材料内部空气与材料纤维有温度差,产生热传递造成音能的损失。由于音波的频率越高,振动速度就越快,因此耗散的能量也越多,因此多孔吸音棉材料一般频率越高吸音效果越好。多孔吸音棉材料是目前降噪时最常用的吸音材料,其分类也有很多。

纤维类吸音材料

自远古时代,纤维类材料就开始被用作吸音材料了,但是所使用的吸音材料主要是天然的动植物纤维材料,这些材料虽然吸音频段宽,但其耐腐蚀性、防火、防潮性能很差,因此其使用范围也有局限。后来人们开始采用防火防潮性能好的无机纤维材料,比如岩棉、矿渣棉、玻璃纤维等,但这类材料存在着污染环境、危害人们的身体健康等缺点,也存在着使用局限。随着化工产业的发展,人们又发明了合成聚合物纤维,这类材料不仅吸音效果好,而且也具备足够的防火防潮、耐高温的性能,且不易老化。

目前常用的纤维材料主要有四大类:有机纤维材料、无机纤维材料、合成聚合物纤维材料及聚合物纤维复合材料。

植物有机纤维材料是最早用的吸音材料,比如棉、麻等天然高分子材料。近年来较常用的材料有羊毛纤维、竹纤维等。有机纤维材料在高频的吸音降噪性能较好,同时具有生物可降解性,属于环境友好型材料,因此虽然有一些缺点,但时至今日应用依旧很广泛。

无机纤维材料主要是人造材料,比较常用的有玻璃纤维、岩棉、矿渣棉等。这类纤维曾因其不易燃、不易老化、防腐防火、耐高温、吸音性能优良等优点一度取代了有机纤维材料。但近些年随着人们环保意识的增强,大家普遍认为无机纤维材料会出现粉末状或纤维状的细小残渣弥散在空气中,不仅污染环境,而且,伤害人的健康,因此而限制了此类材料的发展和应用。

应用较广泛的合成聚合物纤维材料有聚酯纤维材料、聚丙烯纤维材料。Tthssr等人利用热塑性合成纤维制成的防水性无纺材料,吸音性能达到了非常理想的效果。Tthssr在无纺布上粘贴了有孔的对位芳纶纸,这样处理后的吸音材料在频率高于2000Hz的噪声吸收上,效果优于玻璃棉。Natia等人制作的穿刺无纺布有优越的吸音性能,在频率为1000Hz以上的噪声吸音系数都超过0.8,并且制造穿刺无纺布的聚乳酸短纤维可以回收利用。

聚合物纤维复合材料主要有两种复合形式:一是不同纤维之间的复合、二是聚合纤维与某种基体(板材等)的复合。有关研究表明,将合成聚合物纤维与天然的有机或无机纤维复合后的纤维材料吸音性能优越的多,这种材料在建筑和汽车内饰领域应用较多。聚合物纤维与树脂复合后也能改善吸音性能。若将天然纤维与热塑性基体复合,其吸音性质和抗冲击强度比玻璃纤维要好的多。

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