聚合物基复合泡沫材料的吸声机理
复合材料吸声性能研究
2017年第10期（下转第120页）时代农机TIMES AGRICULTURAL MACHINERY第44卷第10期Vol.44No.102017年10月Oct.2017作者简介：张新亮（1981-），男，重庆人，硕士，讲师，主要研究方向：智能制造技术、数控技术与数控系统、PLC 应用、金属热处理、材料成型技术。
复合材料吸声性能研究张新亮(,401120)摘要：以聚氨酯为主原料，掺玻璃纤维，在发泡剂的作用下，制出一种新型多孔吸声材料，采用驻波管法测试材料的吸声系数。
研究结果表明，纤维、发泡剂及厚度对材料吸声性能有显著影响。
关键词：聚氨酯；纤维；吸声系数；降噪；发泡剂降低噪的途径有吸声、隔声、阻尼减振，阻尼减振高分子材料在降噪材料中占有很大的比例。
我国采用的吸声材料以超细玻璃棉为主，它吸声系数大、密度小，但强度低、易断裂、易飞扬吸尘，应用受到限制。
聚氨酯作为一种资源丰富、生产能耗低的塑料，质量轻、吸声隔热好、尺寸稳定性好、易加工。
文章用发泡剂对掺有玻璃纤维的高强聚氨酯进行发泡处理，探索提高吸声材料中低频吸声系数和强度的途径。
1试验部分（1）原料与材料制备。
聚氨酯（PUR）颗粒、1，4-二氧六环、玻璃纤维、发泡剂、柠檬酸、泡沫稳定剂、硅酸盐水泥。
第一步：取100g 聚氨酯颗粒，按照一定的配方称取水泥、柠檬酸和泡沫稳定剂，质量分别为8.41g，0.07g 和0.13g。
将上述材料加入到500ml 单颈烧瓶中，加入300ml1，4-二氧六环，机械搅拌将各组分混合均匀；第二步：称取发泡剂0.4g，加入20ml 水搅拌，待泡沫丰富，缓慢加入3g 玻璃纤维，待玻璃纤维分散均匀后，倒入聚氨酯混合物，搅拌得到泡沫浆体；第三步：将稳定的泡沫浆体浇注成型，风干法除去溶剂和水；第四步：对浇注物进行脱模。
（2）测试。
在抗压、抗折强度试验机上测量材料在7天龄期下的强度。
材料吸声系数按GT3F-88-85所规定方法测定，使用AWA6122A 型智能电声测试仪。
高分子复合材料隔声原理
高分子复合材料隔声原理今天咱们来唠唠高分子复合材料的隔声原理，这可超级有趣呢！咱先得知道啥是高分子复合材料。
这玩意儿啊，就像是一群超级英雄组成的联盟。
它是由高分子聚合物和其他各种材料混合在一起的，就像把不同性格、不同技能的小伙伴凑一块儿，然后就有了超厉害的本事。
那它为啥能隔声呢？这就像是给声音设置了重重关卡。
声音呢，是一种能量波，就像调皮的小精灵，到处乱窜。
当它遇到高分子复合材料的时候，就开始了一场“闯关游戏”。
高分子复合材料里面有很多微观结构，就像一个个小迷宫。
声音小精灵一头扎进去，就开始在里面晕头转向。
比如说，复合材料里有很多纤维状的东西，这些纤维就像小栅栏一样。
声音想从这里通过，就会被这些纤维不断地反射、散射。
这就好比一群小蚂蚁想穿过一片布满树枝的地方，到处都是阻碍，走起来可费劲啦。
声音的能量在这个过程中就被消耗掉了不少呢。
而且哦，高分子聚合物本身就像个黏人的小怪兽。
它的分子链很长，相互缠缠绕绕的。
声音想要穿过它，就像要穿过一团超级黏糊的棉花糖。
分子链会吸收声音的能量，把声音的振动给减弱。
这就好像声音小精灵在棉花糖里挣扎，挣扎着挣扎着就没力气啦。
再说说复合材料里的一些添加剂吧。
这些添加剂就像是给隔声功能加了个特效。
有些添加剂可以改变材料的密度。
密度这个东西对隔声可重要啦。
如果材料的密度比较大，声音就更难通过，就像一堵厚厚的墙，声音小精灵很难撞破它。
而添加剂就可以巧妙地调整这个密度，让声音更难传播。
还有啊，高分子复合材料的界面也很神奇。
不同材料之间的界面就像不同王国的边境一样。
声音小精灵到了这里，又会被折腾一番。
界面会反射声音，让声音改变方向，这样声音就不能直直地传过去了。
这就像是声音小精灵本来开开心心地朝着一个方向跑，突然被一堵无形的墙给弹开了，只能另找路，可是到处都是阻碍，最后就只能被困在里面啦。
宝子们，想象一下，高分子复合材料就像是一个超级隔音城堡。
外面的声音小恶魔想进来，可是这个城堡有纤维栅栏、黏人的分子链、调整密度的魔法添加剂，还有反射声音的神秘界面。
多孔泡沫吸声材料的研究
多孔泡沫吸声材料的研究多孔泡沫吸声材料除了按泡沫孔的形式分为开孔型和闭孔型两种之外, 还可以依据材料的物理和化学性质的不同分为: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［17〜19 ］。
3. 1 泡沫金属吸声材料泡沫金属是一种新型多孔材料, 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,泡沫金属还具有良好的电磁屏蔽性和抗腐蚀性能。
泡沫金属的研究最早始于上个世纪40 年代末期,起初由于制作工艺的限制,制约了它的发展。
我国对泡沫金属的研制始于80 年代。
目前泡沫金属研究得到很大发展,已经涉及到的金属包括Al 、Ni 、Cu、Mg 等, 其中研究最多的是泡沫铝及其合金。
3. 1. 1 泡沫金属的制备工艺泡沫金属的制备方法有多种,大体上可分为直接法(发泡法) 和间接法两种。
所谓直接法, 就是利用发泡剂直接在熔融金属中发泡或者利用化学反应产生大量气体在制品凝固时减压发泡。
间接法是以高分子发泡材料为基材, 采用沉积法或喷溅法使之金属化, 然后加热脱出基材并烧结。
除以上方法外,制备泡沫金属的方法还有渗流铸造法、粉末冶金法、电沉积法等。
下面以泡沫铝为例, 介绍三种典型的制备工艺: 加拿大Cymat 铝业公司用Alcan 工艺制备泡沫铝, 如图 2 所示。
把空气通入熔融金属中, 搅拌使气泡均匀化, 气泡的大小可以通过改变气流速度、喷嘴的数量和尺寸、叶轮的旋转速度来控制。
金属发泡后被输送到传送带上冷却固化, 经切割得到所需要的产品。
熔融金属中需要加入细小的陶瓷颗粒增加其粘度, 以保证空气在金属内部发泡而不逃逸。
Alcan泡沫铝的气孔直径为3〜25mm，孔隙率为80 %〜98 %。
(a)空气，(b) 回转炉，(c) 叶轮，(d) 气泡,(e)熔融铝, (f) 隔板, (g) 固化的泡沫铝, (h) 传送带图 2 制备泡沫铝的Alcan 工艺示意图日本ShinkoWire 公司生产Alporas泡沫铝的过程大体为：首先把Ca( w = 1. 5 %)加入680 C下的熔融铝中，在此温度下Ca被氧化成颗粒状的CaO和CaAI2O4 ,它们分散到熔融金属中，可以增加金属的粘度和气泡的稳定性。
聚合物基水声材料的研究进展
第 12 期付思伟等．聚合物基水声材料的研究进展951聚合物基水声材料的研究进展付思伟1，王 琪1，苏 琳2，王 欣2，赵秀英1*（1.北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室，北京 100029；2.中国船舶工业系统工程研究院，北京 100094）摘要：综述国内外聚合物基水声材料的研究进展。
阐述聚合物基吸声材料的吸声机理，介绍填料类、泡沫类、结构类吸声聚合物的配方设计、结构设计和应用领域；从吸声机理、配方设计和应用方面，概述聚合物基透声材料、反声材料、去耦材料的研究现状。
指出聚合物基水声材料的发展方向是宽频带、宽温域和耐深水压。
关键词：聚合物；水声材料；吸声材料；透声材料；反声材料；去耦材料；研究进展中图分类号：TQ336.8 文章编号：1000-890X（2019）12-0951-06文献标志码：A DOI：10.12136/j.issn.1000-890X.2019.12.0951水声材料是指在水下设备中使用的声学材料，主要应用于潜艇、鱼群探测、海底资源勘探和水声测量设备。
水声材料通常在水环境的外压作用条件下使用，应具有足够的强度和刚度以承受外界压力、水流冲击和耐海水腐蚀。
水声材料的品种很多，有橡胶、塑料、木材、金属、陶瓷和粘滞液体等，主要分为吸声材料、透声材料、反声材料和去耦材料[1]。
聚合物基水声材料是一种常用的水声材料，主要涉及橡胶、塑料等。
橡胶材料具有优异的物理和化学性能，选择不同的胶种和配合剂，可以有效调节其声学性能及其他性能，广泛应用于水声工程；塑料质轻，有一定比强度和结构刚度，其特性阻抗（材料的密度与声速的乘积）与介质水匹配性好，常用作声呐透声窗材料。
与其他水声材料相比，聚合物基水声材料凭借其易于发泡和结构改性、易于配方设计和加工成型，在水声工程中得到广泛的应用[2]。
1 吸声材料吸声材料是指在水声工程中能够吸收或耗散声能的材料，其特性阻抗与介质水匹配，使声波能够无反射或者低反射进入橡胶材料中，并且材料有大的衰减常数，使声波的振动机械能转换成橡胶大分子链间摩擦热能耗散掉，从而达到吸声的效果[3]。
吸声材料的吸声机理
吸声材料的吸声机理吸声材料是一种用于吸收噪音和减少声学反射的材料。
吸声材料的吸声机理主要有以下几种：1.声波的分散和散射：吸声材料的表面通常具有粗糙的结构，当声波通过材料表面时，表面的凹凸不平会导致声波的散射和反射。
由于声波被分散和散射，能量传播被削弱，从而减少声波的反射。
2.声波的吸收和转化：吸声材料通常由多孔隙的结构组成，孔隙中充满了空气或其他吸声材料。
当声波通过材料时，其能量会进入孔隙，由于孔隙中的空气分子与材料表面之间的摩擦、稀释和形变等机制，声能被转化为热能，从而实现吸声。
3.极化和共振：吸声材料表面的微观结构可以通过合适的设计和材料选择来实现极化和共振效应。
当声波到达吸声材料表面时，微观结构会与声波频率发生共振，吸收特定频率的声波能量。
此外，合适的材料选择还可以实现对特定频率范围的声波的极化，增加声波的能量损失，从而提高吸声性能。
4.衬底和吸收层：吸声材料通常由两个层面组成，分别是衬底和吸声层。
衬底层主要用于吸收和减少声波的反射，能够改变声波传播的路径和速度；吸声层则负责吸收声波能量，减少声波的传播。
常见的吸声材料如泡沫塑料、纤维板等就是由衬底层和吸声层组成。
在实际应用中，吸声材料通常具有特定的声学参数，如声学吸收系数、隔声量、衰减系数等。
这些参数可以通过测量声波在材料中传播时的反射和吸收情况得到。
总的来说，吸声材料的吸声机理是通过分散和散射声波、吸收和转化声波能量、极化和共振效应以及衬底和吸声层的作用来实现的。
不同的吸声材料可能采用不同的机理或相结合的机理来达到减少声波反射和吸收噪音的目的。
在实际应用中，根据具体的需求和场景，可以选择合适的吸声材料和结构设计来实现最佳的吸声效果。
聚合物基泡体复合材料的隔声原理与加工性能
（ ） 本 参 数 １基 假 如 把 入 射 声 波 的 能 量 定 义 为 Ｅ 、 射 声 能 为 ｎ透
Ｅ 、 射 声 能 为 Ｅ 、 射 声 能 为 Ｅ ， 声 效 果 的 好 坏 Ｉ 反 ｒ吸 则
可以用透射 声 能 Ｅ 与入 射声 能 Ｅ Ｉ ｎ的 比来 表 示 ， 即
［ 二 二
透射Ｅ
化 和 吸声 等 性 能 于一 体 的 聚 氨 脂 声 学 泡 沫 材料 。 相
对 而 言 ， 吸声 材 料 方 面 研 究 资 料 也 较 为 丰 富 【 ， 在 ｌ
围 １ 隔 声 示 意 图
而 隔 声 材 料 的 研 究 资 料 则 较 少 。 聚 合 物 基 泡 体 复 合 材 料 就 是 以硬 质 中空 微 球 与树 脂复 合 而 成 的一 个 微 孔 材 料 。 本 文 着 重 以 该 材 料 为 研 究 对 象 ， 其 隔 音 就
声 、 工 噪 声 、 通 噪 声 及 社 会 生 活 噪 声 日益 恶 化 着 施 交
声 能 的传 播 ， 噪 声 源 引 起 的 吵 闹 环 境 限 制 在 局 部 把 区域 内 或 者 在 吵 闹 的 环 境 中 隔 离 出 一 个 安 静 的 场
所 。 隔声 其 实 也 包 括 吸 声 的 一 面 ， 的 吸 声 材 料 对 好 隔 声 也 是 有 利 的 。 吸 声 材 料 主要 是 通 过 声 波 在 材 料 中传 播 引起 粘 性 流 动 损 失 以及 材 料 的分 子 间 相 对 运 动 引 起 的 内摩 擦 将 声 能 转 化 成 热 能 散 失 掉 ， 而 达 从
广 州 ５０４ ） １６０
摘 要 ： 声 学 原 理 出发 分 析 了传 统 材 料 的 吸声 和 隔 声 性 能 。在 此 基 础 上 ， 重 对 聚 合 物 基 泡 体 复 合 材 料 从 着
聚氨酯泡沫体吸声材料的双层复合效应研究
#研究报告#聚氨酯泡沫体吸声材料的双层复合效应研究*翟彤周成飞郭建梅曹巍曾心苗(北京市射线应用研究中心100012)摘要:采用二次发泡工艺制备了聚氨酯双层复合泡沫吸声材料,对其吸声性能进行了理论预测与实验验证,并探讨了复合方式对泡沫材料吸声性能的影响。
结果表明,用传递矩阵法来计算聚氨酯双层复合泡沫板材的吸声系数与实验测量结果基本吻合;双层复合聚氨酯板材较单层聚氨酯泡沫的吸声性能有所提高。
关键词:聚氨酯泡沫;双层复合;吸声材料;吸声性能中图分类号:T Q 323.8文献标识码:A文章编号:1005-1902(2009)05-0011-04聚氨酯泡沫具有吸声系数高、密度小、富有弹性、易于加工、施工简便等特点,是一类重要的吸声材料,在军事和民用方面都有广泛的用途。
有关聚氨酯吸声材料的多层复合效应,近年来已引起人们的关注。
王源升,等[1,2]在水声用聚氨酯弹性体的多层复合方面进行了理论和实验研究。
研究结果表明,从理论上来优化设计聚氨酯多层复合吸声结构,可以克服依靠大量反复试验测量来优化设计中存在的既费时又费力的缺点。
在理论优化设计中,采用传递矩阵法计算多层复合结构吸声系数是一种比较行之有效的方法,但其工作主要是针对弹性体等非多孔材料。
在实际应用中,经常需要对不同泡孔结构的泡沫进行复合,发挥吸声效果。
因此,本研究主要依据传递矩阵法来建立适合聚氨酯泡沫双层复合结构优化设计的计算方法,并从理论计算和实验两方面考察其双层复合结构对吸声性能的影响。
1实验部分1.1原材料聚醚多元醇,TEP23033,天津市石化三厂;聚醚多元醇,H 4110,南京红宝丽股份有限公司;聚合物多元醇,YB 3,江阴友邦聚氨酯有限公司;聚碳酸酯二醇,S T 6L ,北京盛唐优威化工有限公司;端羟基聚硅氧烷(107胶),10725000,上海树脂厂;苯酐聚酯多元醇,PS21752,南京金陵斯泰潘化学有限公司;1,42丁二醇(BD ),国药集团化学试剂有限公司;异氰酸酯(P API ,P M2200)、4,4c 2双仲丁氨基二苯基甲烷(W ana L i nk 6200),烟台万华聚氨酯股份有限公司;均苯四酸二酐(P MDA ),廊坊市贝德商贸有限公司;Si O 2气凝胶,T YS2610F ,山西纳米材料科技有限公司;硅油,AK8805,德美世创化工有限公司;三乙烯二胺,TEDA2A 33,江苏雅克化工有限公司;三丁胺,北京化学试剂有限公司;氢氧化铝,K H 23,绵阳西力达超细材料公司;甲基磷酸二甲酯(D M MP)、三(22氯乙基)磷酸酯(TCEP),宝应县晨光化工厂;一氟二氯乙烷(HCFC2141b),浙江三环化工有限公司;以上原料均为工业级。
泡沫金属及其复合结构吸声性能优化研究
泡沫金属及其复合结构吸声性能优化研究泡沫金属及其复合结构吸声性能优化研究摘要：随着工业化和城市化的不断发展，环境噪声污染越来越受到人们的关注。
吸声材料成为了解决噪声污染问题的有效手段之一，而泡沫金属及其复合结构材料在吸声领域表现优异。
本文通过对泡沫金属及其复合结构的研究现状进行概述，总结了吸声性能优化的方法和策略，提出了未来的研究方向和发展趋势，以期为泡沫金属及其复合结构吸声性能的进一步提升提供参考。
1. 引言噪声是人类生活和工作中不可避免的问题，长期暴露在高噪声环境中会对人们的身心健康造成严重影响。
吸声材料的发展和应用成为改善噪声环境的重要手段，其中泡沫金属及其复合结构材料因其独特的结构特性而被广泛应用于吸声领域。
2. 泡沫金属及其复合结构的性能特点泡沫金属是一种具有连续金属骨架和分散气体孔隙结构的材料，具有较低的密度和高的孔隙率，能够实现对各种频段噪声的吸收和衰减。
与传统吸声材料相比，泡沫金属具有较好的耐高温、耐腐蚀等特点，适用于复杂环境下的噪声控制。
3. 吸声性能优化的方法和策略为了进一步提高泡沫金属及其复合结构的吸声性能，研究人员采用了多种方法和策略。
其中，通过改变泡沫金属的孔隙结构参数和材料组成可以调控其吸声性能，例如改变孔隙尺寸、形状和分布等；同时，通过引入复合结构可以进一步提高吸声效果，例如在泡沫金属表面涂覆吸声薄膜或引入多层结构等。
4. 研究进展和应用示例近年来，泡沫金属及其复合结构在航空航天、交通运输、建筑装饰等领域得到了广泛应用。
研究人员通过调控泡沫金属材料的孔隙结构和材料组合，成功实现了不同频段噪声的吸声效果优化。
例如，将泡沫金属与薄膜复合制备吸声材料，可以实现对低频噪声的吸收；利用泡沫金属构筑多层结构，实现对宽频段噪声的吸收。
5. 未来的研究方向和发展趋势尽管泡沫金属及其复合结构在吸声领域具有广阔的应用前景，但仍存在一些问题和挑战。
例如，泡沫金属的制备过程仍存在一定的复杂性和成本高昂的问题；同时，对于复合结构中不同材料的选择和结合方式还需要进一步研究。
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文章编号:1006-1355(2000)02-0041-03聚合物基复合泡沫材料的吸声机理钱军民 李旭祥(西安交通大学环境与化学工程学院,西安 710049) 摘要:本文采用一次性化学发泡工艺制成了一种吸声性能优良的新型泡沫吸声材料。
运用正交试验确定了最佳的配方和工艺条件。
文中研究了发泡剂用量、乙丙橡胶用量等因素对材料吸声性能的影响,详细讨论了聚合物基泡沫吸声材料的吸声机理。
关键词:泡沫材料 吸声机理 共混中图分类号:T B34 文献标识码:A1 引 言随着现代社会经济的飞速发展,噪声对人类的危害也迅猛增加。
噪声按产生机理可分为机械噪声、空气动力性噪声和电磁性噪声。
与我们生活密切相关的是城市噪声,它的来源大致可分为工厂噪声、施工噪声、交通噪声和社会噪声,伴随着工业和交通运输业的进一步发展,使整治噪声污染也越来越具有重要的意义。
目前,世界各国都很重视噪声污染的治理,关于噪声的本质与产生机理的研究也是当代科技工作者的一个重要方向。
目前,控制噪声的基本途径有四种,即隔声、吸声、阻尼和隔振,其中吸声和阻尼是最基本的途径,也是应用最广泛的。
控制声场环境质量最根本的物质手段是吸声材料[1]。
几乎每一种材料都有吸声性,但并不是这些材料都称为吸声材料。
一般把125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz和4000Hz这六个频率处的吸声系数称为材料吸声频率特性的标准,它们的平均值大于0.2的材料才称为吸声材料[2]。
在各种吸声材料中,应用最为广泛的是多孔型吸声材料。
常用多孔型吸声材料有木丝板、纤维板、玻璃棉、矿棉、珍珠岩、泡沫混凝土、泡沫塑料和泡沫金属等。
吸声材料的发展经历了一个从有机材料到无机材料,再到有机材料的过程。
最早的吸声材料是棉、麻、兽毛等天然有机材料,这类材料具有良好的中高频吸声性能,但由于它们不防火、不防潮、易腐烂等因素而限制了它们的应用,后来逐渐被一类无机材料所取代。
近十几年来,国内发展了颗粒型和泡沫型多孔吸声材料,如微孔砖、矿渣砖及某些松散无机纤维等,它们虽具有良好的吸声性能,但强度较低或成型困难,施工时易洒落及对人皮肤有刺激性等因素,其应用也受到很大的限制,现在,世界上许多国家正在利用合成高分子材料来制取具有阻燃性、防腐防潮、使用寿命长,导热系数低、吸声性能优良的泡沫型吸声材料。
目前研究较多的聚合物泡沫吸声材料主要有酚醛泡沫、聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚乙烯泡沫和聚丙烯泡沫等。
笔者利用合成高分子材料为基本原料制成的泡沫吸声材料除具有一般泡沫吸声材料的优点外,它还具有成本低、强度大和成型加工简单的特点,而且能通过加入不同的颜料而呈现不同的色彩。
满足了目前吸声材料必须具有的功能性、装饰性和经济性等要求。
因此它在工业、建筑业和装饰业中具有广阔的应用前景。
2 实验部分2.1 主要原材料基材 聚氯乙烯、乙丙橡胶、岩棉发泡剂 偶氮二甲酰胺增塑剂 邻苯二甲酸丁酯阻燃剂 氯化橡胶和三氧化二锑稳定剂 有机锡2.2 试样的加工工艺原材料的准备→各组分按配方称量→原材料混合,搅拌均匀→在开放式炼塑机上混炼→切片→入膜→按要求的温度和时间在烘箱中发泡→取出模具→脱模。
41聚合物基复合泡沫材料的吸声机理2.3 试样吸声性能测试采用驻波法测定试样在各频率处的吸声系数。
具体过程是,将试样放在驻波管前端,移动传感器,经放大器后在外差分析仪读取数据。
测出驻波声压级的极大值Pmax 和极小值Pm in ,经(1)式和(2)式处理就可算出吸声系数 。
S =Pm ax /Pmin (1) =4S /(S +1)2(2)3 结果描述为了得到合理的配方,我们进行了反复的探索实验后,确定了影响材料吸声性能的几种重要因素,进行了正交实验设计并进行了极差分析。
另外,还做了一些补充实验,对一些对材料吸声性能有较大影响的因素作了进一步的研究。
从正交实验结果和补充实验我们知道,乙丙橡胶用量的增加能有效改善试样中低频的吸声性能,尤其是对低频范围内吸声系数的改善更为显著;发泡剂用量增大时,材料吸声性能先提高而后又逐渐下降,发泡剂用量表现出一个最佳用量,即6份,当发泡剂用量过少时,制品发泡不充分,而当发泡剂用量过多时,制品结构比较粗糙,有并泡现象和制品塌陷现象,这两种情况都会使吸声性能下降许多;随岩棉用量的增加,试样吸声性能也是呈现先增加而后又下降的趋势。
4 机理的分析4.1 多孔性吸声机理物体的性能是由物质的结构决定的。
多孔型吸声材料的吸声机理是由它的泡沫结构决定的,其基本结构用一句话表达就是,材料中有大量的相互贯通的由表及里的微孔。
声波进入材料内部的空隙后会引起孔内空气和材料细纤维振动,造成空气和孔壁间的摩擦作用,紧靠孔壁和纤维表面的空气由于受孔壁的影响不易产生运动,因这种摩擦作用和空气分子间的粘滞力作用使振动的动能转为热能而使声能衰减,也就实现了相当一部分声能转化为热能而被消耗掉。
此外,由于空气在绝热中升温,而在绝热膨胀中降温,使热发生传导作用,使空气与吸声材料间不断发生热交换,使声能转化为热能而衰减,反射声减少,总的声音强度低,实现了材料吸声。
4.2 阻尼吸声机理配方中所含的乙丙橡胶,是一种粘弹性材料,由长链大分子构成,具有柔性,其性能介于固体和液体的弹性之间。
在声波作用下,材料的分子链产生链段运动,重新构象有弛预时间,其形变跟不上应力变化,产生滞后效应,损耗一部分能量。
同时,由于粘性内摩擦的存在,将部分弹性能转变为热能,材料由此引起损耗声能,即吸声作用。
由声波在介质中能量衰减理论可知,声波在介质中传播一个周期的能量损耗的简化表达式为H = E 2tan (3)最大应变 决定于形变的形式。
最简单的弹性形变可分为伸长、压缩和均匀剪切形变三种,模量间的关系可表示为E =2(1+ )G =3(1-2 )K(4)式中:E 为杨氏模量;G 为剪切模量;K 为压缩模量; 为泊松比。
对于橡胶类弹性体, 值略小于0.5,它的体积压缩模量最大,因而声波的压缩形变小。
要作为吸声材料,就须创造条件,使得在声激励下,将材料压缩形变变为剪切形变,从而增大材料的声衰减效应。
由几何声学可知,声波在不同物质界面会发生折射与反射,要使材料有效地吸收入射波能量,就须要求材料的特征阻抗 C 与声波在介质中传播的特征阻抗 w Cw 相匹配。
这样,入射波几乎无反射地从介质中进入吸声材料中,然后通过材料的内耗将声能转化为热能消耗掉。
但作为吸声材料,人们总希望它的损耗因子尽可能地大,声波进入材料后才能很快衰减。
据无限厚均匀弹性体吸声材料声学理论分析,增大材料的损耗因子与特征阻抗匹配要求有矛盾。
当 C ≈ w Cw 时,声波在界面的反射系数表示为 R =( 2/4)/(4+ 2/4)≈ /5(5)[3] 因此,在阻尼吸声材料研制中,要获得良好的吸声效果,就必须从材料与介质的特征阻抗匹配、材料的损耗因子和几何形状结构设计等2000年4月噪 声 与 振 动 控 制第2期因素综合考虑,而不能单纯追求材料的高内耗。
综上所述可知,我们制得的聚合物基泡沫复合材料综合运用了多孔性吸声机理和阻尼吸声机理,实现对声音的吸收,该材料表现出优良的吸声性能,克服了一般多孔型吸声材料低频范围内吸声系数较低的缺陷。
5 结 论(1)过正交实验确定了最佳配方(2)实验制得的复合泡沫材料具有优异的吸声性能,包含了多孔性吸声机理和阻尼吸声机理。
(3)制品具有成本低、工艺简单、阻燃和强度大的特点;同时还可通过加入不同的颜料而呈现不同的色彩,满足了应用中装饰性的要求。
参 考 文 献[1] 胡俊民.噪声与振动控制[J].1993.3:3.[2] 同以恪.建筑材料[M].中国铁道出版社,1991.215.[3] 赵书兰.橡胶工业[J].1997,2:711～715.(上接第46页)4 总 结由于气流自由剪切层的散射作用,在风洞内使用声聚焦镜时,空间分辨率和增益将随风速增加而降低。
但只有在较高频率时,这种降低将会抵消声聚焦镜空间分辨率和增益随频率线性提高的特性。
因此在汽车测量中感兴趣的频率范围内(～10kHz)声聚焦镜空间分辨率和增益仍能够提供较高精度的结果。
参 考 文 献[1] Syed R.Ahmed.F lo w-induced no ise fro m g r oundvehicles—pr oblems a nd pr o spects of numericalsimula tio n.So ciety o f Eng ineering Science,35thannual meeting,1998.[2] F.R.Gr osche,H.Stiewitt.Sound so urce locat ionand discr imination fr om ba ckg ro und noise inw ind-tunnel t est s.International co ng r ess oninstr umentat ion in a er o space simulatio n facilities(I CI ASF 75),O ttaw a,Sep1975.[3] FK F S Eng ineering par tners97/98,Sonder druck.The measurement of distribution of extericr wind noise of automobile by acoustic mirrorYu Wuz hou,Mao Dong x ing(Institute of aco ustics,Tong Ji Univ ersity,Shang hai200092) Abstract:the application of acoustic mirr or in the aero dynamic no ise of automo bile in w ind tunnel is introduced in this paper.T he distribution of w ind noise o f automobile can be obtained quite precisely under different w ind speed.T he effect of flow in w ind turnel to the spatial resolution and gain of aco ustic m ir ror is also presented.Keywords:Acoustic m easur em ent w ind tunnel,w in no ise,aer ody namic noise(上接第48页)器总声压级消声量是32dB,b型消声器总声压级消声量是27.4dB,c型消声器总声压级消声量是21.5dB,烧结铜型消声器总声压级消声量是18.9dB。