吸声材料的研究现状与展望
多孔吸声材料材料
材料内部均匀分布。
2 吸声材料的分类
2.2 多孔吸声材料 ——吸声机理：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, 一部分又反射回材料内部, 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。
分
闭孔泡沫
类
开 孔 泡 沫
半开孔孔泡沫
2 吸声材料的分类 2.2.2泡沫吸声结构材料 p 闭孔泡沫材料：闭孔结构的泡沫金属材料,以闭孔泡沫铝为代表, 闭孔泡沫铝
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, 本身并不能作为良好的吸声材料。
闭孔泡沫铝宏观照片 Typical structure of close celled aluminum foam
多孔吸声材料材料
1 背景说明及生活常识举例
Ø 背景: --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。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。
的降噪功能, 但其应用范围经常受到强度和刚度不够高的限制, 多孔金属降噪材 料具有高比强度、高比刚度、耐腐蚀、防火、防潮、无毒、美观等良好特性。 Ø 用于大城市高架桥吸声底衬、高速公路隔声屏障、隧道壁墙、室内天花板等。 Ø 实用性多孔金属在解决阻抗匹配以及水温水压影响方面则具有不可多得的优势, 同时还避免了化学纤维的易污染性, 而在汽车、船舶以及航空飞行结构中的阻尼 减震方面,多孔金属因为轻质高强的特点具有相当好的应用前景。
高分子水声吸声材料的研究进展
质点运动速度不同 ， 由相对运 动而产 生 内摩擦 ， 可 以使相 这
当一 部 分 声 能 转 化 为 热 能 而 引 起 声 波 衰 减 ；２ 材 料 的 弹 性 （） 弛 豫 过 程 吸 声 ， 波 进 入 材 料 后 使 材 料 中 的分 子 由球 形 变 为 声 椭 圆形 ， 分 子 链 本 身 并 无 变 化 ， 种 变 形 有 明显 的 弹 性 滞 而 这
潜艇 的最 大 特 点 就 在 于 它 具 有 良好 的 隐 蔽 性 和 突 发 攻 击 能 力 ， 低 潜 艇 的 声 目标 特 性 可 以缩 短 敌 方 发 现 我 舰 的 距 降
腔或添加气泡性填料 等方式来 提高其 吸声性 能。常用 的复
合 吸 声 结 构 有 以下 ５种 。
２ １ 共 振 式 吸 声 结构 ．
究 现 状 ， 对 未 来 的发 展 趋 势 进 行 了展 望 。 并 １ 高 分 子 水 声 吸 声 材 料 的吸 声 机 理
波的频率与空腔的 固有频率接近时 ， 波在 空腔内就会 发生 声
共 振 ， 腔体 材料 产 生 较 大 的变 形 ， 声 能 转 换 为 热 能 。 使 使 Ｓ Ｉａｓｏ 认 为 有 孔 腔 的薄 橡 胶 层 可 以改 变 普 通 入 射 ．ｖｎｓｎ
导 出 了微 穿 孔 板 吸 声 材 料 的 吸声 方 程 。结 果 表 明 ， 的 共 振 板
能 。与其它吸声材 料相 比， 高分子 材料 更容易 通过 发泡 、 模 压和挤出等方法加工成型。而且高分子材料密度较小 ， 其特
性 声 阻 抗 和 海 水 的 特 性 声 阻 抗 比较 接 近 ， 者 容 易 实 现 匹 二 配 。因 此 高 分 子 材 料 经 常 用 作 水 声 吸 声 材 料 。 水 声 吸 声 材 料 的 吸 声 机 理 有 ３种 Ｊ（ ） 料 的粘 性 内 ：１ 材 摩 擦 吸 声 ， 称 为阻 尼 损 耗 ， 指 声 波 进 入 材 料 后 引 起 相 邻 也 是
高分子水声吸声材料的研究进展
ＬＩＹｏ — ｉ ｇ ｎｇ ｑ ｎ ， ＺＨＵ ，Ｓ Ｘｉ ＵＮ ｅ— ｏ ｇ ＹＡＮ ｎ Ｗ ｉｈ ｎ 。 Ｘｉ
第３ ４卷 第 ５期
２１ ０ ２年 ５ 月
舰
船
科
学
技
Байду номын сангаас
术
Ｖｏ ． ４ ，Ｎｏ ５ １３ ． Ｍａ ｙ，２ ２ ０１
Ｓ Ｐ ＳＣＩ ＨＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨ ＮＯＬ ＯＧＹ
高分子水声吸声材料 的研究进展
李 永 清 ，朱 锡 孙 卫 红 晏 欣 ， ，
（． １ 海军 工程 大 学 船舶 与 海 洋工程 系，湖北 武 汉 ４ ０ ３ ； ３ ０ ３ ２ 海军 工程 大 学 化 学与 材料 工程 系， ． 湖北 武 汉 ４ ０ ３ ） ３ ０ ３
ｐ ｏ ｐ ｃｅ ｒｅ ｙ． ｒ ｓ ｅ ｔ ｄ ｂ ｉｆ ｌ Ｋ ｅ ｏ ｄ ｕ ｅ ｗａ ｅ ｏ ｎ ｂ ｏ ｐ ｉｎ ｍａ ｅ ｉｌ ｏｙ ｅ ； ｓ ｕ ｄ ａ ｓ ｒ ｔｏ ｃ ａ ｉｍ ｙ ｗ ｒ ｓ： ｎｄ ｒ ｔｒｓ ｕ ｄ ａ ｓ ｒ ｔｏ ｔｒａ ；ｐ ｌｍ ｒ ｏ ｎ ｂ ｏ ｐ ｉｎ ｍｅ ｈ ｎ ｓ
摘 要 ： 新型水声吸声材料 的研究正 向着 耐压 、 宽频 及高效 吸收 的方 向发 展。高分 子材料具 有高阻 尼损耗
特 性 ， 入 射 声 波 能 有 效 地 吸 收 ，且 易 于 进 行 分 子 结 构 设 计 和 成 型 加 工 ，是 符 合 要 求 的首 选 材 料 。 本 文 结 合 近 年 来 对 高 分 子 材 料 的微 观 结 构 与水 声 吸声 性 能 的 研 究 ， 吸 声 机 理 和 材 料 设 计 的角 度 ，讨论 高 分 子 水 声 吸 声 材 料 的 研 究 与 从 应 用 现 状 ，并 展 望其 研 究 前 景 。
多孔材料吸声性能仿真分析与优化
中文摘要摘要噪声污染已经成为了当今世界非常严重的环境问题之一。
汽车噪声在城市噪声中占有很大比例，在汽车的减振降噪措施中，吸声是一个很重要的途径，而多孔材料是应用得最多的吸声材料。
因此研究多孔吸声材料的吸声特点，吸声性能的影响因素具有重要的意义。
本文以玻璃纤维作为主要研究对象，探讨了多孔吸声材料的理论模型，分析了影响多孔材料吸声性能的因素，研究了多孔材料在穿孔管消声器中的应用并进行了优化设计。
论文主要工作如下：首先，介绍了多孔吸声材料的理论模型、多孔吸声材料的五个声学特征参数的定义以及测试方法。
开发了测量多孔材料流阻率的实验设备，并对几种多孔材料的流阻率进行了测量；选用质量-体积法对多孔材料的孔隙率进行了测量；基于吸声系数测量中的传递函数法对多孔材料的吸声系数进行了测量。
其次，基于Johnson-Champoux-Allard模型以及五个声学特征参数，利用声学有限元方法分析了多孔材料吸声性能的影响因素，重点研究了多孔材料的物理参数（材料厚度、材料背后空腔厚度等）、声学参数（流阻率、孔隙率等）的变化对其吸声性能的影响；基于传递矩阵以及声学有限元法，对多层复合多孔吸声材料的影响因素进行了分析。
最后，将多孔吸声材料应用于穿孔管阻性消声器中，使用声学有限元方法计算消声器的传递损失变化。
以声学特征参数为设计变量，消声器传递损失为目标函数，进行优化设计。
采用最优拉丁超立方实验设计选取样本点，生成设计矩阵；根据设计矩阵中的样本点利用声学有限元法仿真计算消声器传递损失；基于样本点以及响应值，利用Kriging近似模型拟合方法建立消声器传递损失的近似模型；最后用多岛遗传算法对消声器传递损失进行优化。
优化后，消声器传递损失增加了4.32dB，多孔材料的吸声系数在对应频率段也有所增加。
关键词：多孔吸声材料，仿真分析，传递矩阵法，目标优化I英文摘要ABSTRACTNoise pollution has become one of the most serious environmental problems in the world. Automobile noise occupies a large proportion of urban noise.Absorption is a very important method in car vibration and noise reduction measures, and porous materials are the most widely used sound absorption materials. Therefore, it is of great significance to study the sound absorption characteristics of porous sound-absorbing materials and the influencing factors of sound absorption performance. This article takes glass fiber as the main research object, discusses the theoretical model of porous sound-absorbing material, analyzes the factors which influence the sound-absorbing performance of porous material, studies the application of porous material in perforated plate muffler and optimizes it. The main work of this article is as follows: First, the theoretical model of the porous sound-absorbing material, the definition of the five acoustic characteristic parameters of the porous sound-absorbing material, and there test method are introduced. The experimental equipment for measuring the flow resistance of porous materials was developed, and the flow resistance of several porous materials was measured; the porosity of porous materials was measured by the mass-volume method; based on the transfer function measurement. The sound absorption coefficient of the porous material was measured.Secondly, based on the Johnson-Champoux-Allard model and five acoustic parameters, the acoustic finite element method was used to analyze the influencing factors of the sound absorption properties of porous materials, and the physical parameters of porous materials (material thickness, cavity thickness behind the material, etc.) were mainly studied. The effects of changes in acoustic parameters (flow resistance, porosity, etc.) on the sound absorption performance were also studied ; the influence factors of multi-layer composite porous sound-absorbing materials were analyzed based on transfer matrix and acoustic finite element method.Finally, the porous sound-absorbing material was applied to a perforated plate muffler, and the transmission loss of the muffler was calculated using the acoustic finite element method. Taking the acoustic characteristic parameters as design variables, the transmission loss of the muffler as objective function, and the optimization design is performed. The optimal Latin hypercube experimental design was used to select sample points and generate a design matrix. The acoustic finiteIII重庆大学硕士学位论文element method was used to simulate the transmission loss of the muffler according to the sample points in the design matrix. Based on the sample points and response values, an approximation model of muffler was built using the Kriging fitting method. An approximate model of the transmission loss; then, a multi-island genetic algorithm is used to optimize the transmission loss of the muffler. After optimization, the transmission loss of the muffler increased by 4.32 dB, and the sound absorption coefficient of the porous material also increased in the corresponding frequency band.Keywords: Porous Sound-absorbing Materials, Simulation Analysis, Transfer Matrix Method; Goal OptimizationIV目录目录中文摘要 (I)英文摘要 (III)1 绪论 (1)1.1论文的研究背景及意义 (1)1.2国内外多孔吸声材料研究现状 (1)1.2.1 多孔材料特征参数的研究 (2)1.2.2 多孔材料吸声理论的研究 (4)1.3论文的主要研究内容 (5)2 多孔吸声材料及其声学模型简介 (7)2.1多孔吸声材料简介 (7)2.1.1 多孔材料基本特征及分类 (7)2.1.2 多孔材料吸声机理与吸声性能评价指标 (8)2.1.3 多孔材料吸声特性 (9)2.2多孔吸声材料声学模型简介 (12)2.2.1 多孔材料声学特征参数定义 (12)2.2.2 多孔材料声学模型 (15)2.3本章小结 (19)3 多孔材料声学参数的表征 (21)3.1多孔材料流阻率的测量 (21)3.1.1 多孔材料流阻率的测量方法 (21)3.1.2 多孔材料流阻率测量设备开发 (22)3.1.3 多孔材料流阻率的测量 (23)3.1.4 多孔材料流阻率测量装置的误差分析 (25)3.2多孔材料孔隙率的测量 (27)3.2.1 多孔材料孔隙率测量方法简介 (27)3.2.2 多孔材料孔隙率的测量 (28)3.3多孔材料吸声系数的测量 (28)3.3.1多孔材料吸声系数测量方法简介 (28)3.3.2 多孔材料吸声系数测量 (31)3.4多孔材料其他声学特征参数的测量 (34)3.4.1 多孔吸声材料曲折因子的测量 (34)V重庆大学硕士学位论文3.4.2 多孔吸声材料粘性特征长度与热效特征长度的测量 (34)3.5本章小结 (35)4 多孔材料吸声性能影响因素分析 (37)4.1阻抗管有限元模型 (37)4.2仿真方法可行性验证 (39)4.3物理参数对多孔材料吸声性能的影响 (40)4.3.1 厚度多孔材料吸声性能的影响 (40)4.3.2 背后空腔厚度对多孔材料吸声性能的影响 (42)4.4声学特征参数对多孔材料吸声性能的影响 (44)4.4.1 流阻率对多孔材料吸声性能的影响 (44)4.4.2 孔隙率对多孔材料吸声性能的影响 (45)4.4.3 曲折因子对多孔材料吸声性能的影响 (46)4.4.4 粘性特征长度对多孔材料吸声性能的影响 (47)4.4.5 热效特征长度对多孔材料吸声性能的影响 (49)4.5多层复合多孔材料吸声系数理论计算 (51)4.5.1 多层复合多孔材料传递矩阵的建立 (51)4.5.2 多层复合多孔材料吸声系数计算 (52)4.5.3 理论仿真验证 (54)4.6声学特征参数对多层复合多孔材料吸声性能的影响 (55)4.6.1 流阻率对多层复合多孔材料吸声性能的影响 (55)4.6.2 孔隙率对多层复合多孔吸声材料吸声性能的影响 (57)4.6.3 曲折因子对多层复合材料吸声性能的影响 (58)4.7本章小结 (59)5 多孔吸声材料的应用与优化 (61)5.1穿孔管消声器有限元模型 (61)5.2传递导纳理论 (62)5.3穿孔管消声器仿真分析 (63)5.3.1 消声器有限元模型验证 (63)5.3.2 消声器有限元仿真分析 (64)5.3.3 考虑吸声材料的消声器声学有限元仿真分析 (65)5.4考虑吸声材料的消声器性能优化 (66)5.4.1 试验设计 (66)5.4.2 建立近似模型 (68)5.4.3 目标优化 (70)VI目录5.5本章小结 (73)6 总结与展望 (75)6.1全文总结 (75)6.2工作展望 (76)致谢 (77)参考文献 (79)VII1 绪论1 绪论1.1 论文的研究背景及意义随着现代化工业、交通运输和城市建设的快速发展，特别是城市人口的急剧增长，噪声污染已经变得日益严重。
玻璃棉保温吸声材料的应用及展望
箱、 隔声屏 障等 众多领 域 ， 大地 改变着 人们 的生活 。 极 玻 璃棉 保 温材料从 其 生产 工艺来 看 ，可分 为火 焰
棉和 离心棉 两种 。 火焰 棉又 叫超细棉 ， 用火焰 喷 吹法 是 进行 生产 的 ， 这种 生产方 式 ， 由于环 保程 度低 ， 位 能 单 耗高 ， 渣球 含量 高 ， 目前 已很少 见 到。取 而代之 的离 心
内空气 （ ）优异 的 吸声 性 能 ， 以帮助我们 建 立 良好 的室 ２ 可 内声 学环境 ，同时 消除 房间之 间 的互 相 影响 ， 享受 安静
从 表 ｌ 以看 出 ，我们 在 建筑保 温 这个 领域 的应 可 用还远远 落后 于美 国 ， 中 国 ， ９９到 ２０ 在 １９ ００年建 筑保
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玻 璃 棉 保 吸声 料 的 应 用 及 展 望 温 材
陈海涛 郑松 青 谢 永红
（ 文斯科 宁（ 国） 资有 限公 司／ 技 中０ ， 东广 州 ５０ ６ ） 欧 中 投 科 广 １０ ０
二 十世 纪三 十 年代 ，欧 文 斯 科宁公 司发 明 玻璃
在 吸声 和 降噪 的应用 中 ，玻璃 棉 的作用 可概 括 为
三点 ： （） １ 对室 内声 音进行 有效 的吸 收 ， 消除 回声 ， 到 达 良好 的室 内音 质效果 、 音质 设计 的原则 ， 主要 是通 过调 整台 适的混 响 时问 ， 音质 符台 一定 的响度 。 使 丰满度 和 清 晰度 （ ）对室 内噪 声进 行有 效 的吸收 ，消除反射 噪声 ， ２
技 交 术 流０
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来 的机会 又在哪 里 呢Ｐ
通过 表 ３ 表 ４ 表 ５的对 比 ， 以清楚 看到 用玻璃 ， ， 可
２ １ 产 品应用领域 的差异 ．
降噪材料研究报告论文
降噪材料研究报告论文降噪材料研究报告论文摘要:噪声是我们日常生活中的一个常见问题。
为了解决这个问题，许多研究人员致力于开发降噪材料。
本研究报告将介绍降噪材料的研究进展和应用领域，并讨论未来可能的发展方向。
引言:随着城市化的加速发展，噪声污染的问题日益突出。
噪声可以对人们的健康和生活质量造成严重影响。
因此，降噪材料的研究变得越来越重要。
降噪材料研究进展:降噪材料是一种可吸收、减弱或隔离噪声的材料。
近年来，许多研究人员通过改变材料的结构和性质，开发出了各种各样的降噪材料。
常见的降噪材料包括厚度吸音材料、弹性可调制吸声材料和复合材料等。
厚度吸音材料是最常见的降噪材料之一。
它们通过增加材料的厚度来增加声音的吸收量。
这种材料通常由多层材料构成，其中包括吸声材料和隔音材料。
吸声材料能够吸收声波的能量，而隔音材料则能够隔离声波的传播。
通过合理组合这些材料，可以达到较好的降噪效果。
弹性可调制吸声材料是近年来的一个新兴研究领域。
这种材料具有可调节吸声性能的特点。
通过改变材料的结构或应变状态，可以调节材料对不同频率声音的吸收能力。
这使得降噪材料具有更广泛的应用范围。
复合材料是一种由两种或多种不同材料组成的新材料。
通过合理设计复合材料的结构和配方，可以实现更好的降噪效果。
目前，石墨烯和陶瓷等材料正在被广泛研究和应用于降噪材料领域。
降噪材料的应用领域:降噪材料有广泛的应用领域。
除了在建筑和交通等领域中用于降低噪音污染外，降噪材料也可应用于电子设备、航空航天以及工业设备等领域。
例如，电子设备中的散热风扇常常产生噪音，使用降噪材料可以减少噪音的传播。
未来发展方向:降噪材料的研究仍处于初级阶段，还有许多问题有待解决。
首先，需要进一步研究降噪材料的吸声机制，以提高降噪效果。
其次，需要开发更具可持续性的降噪材料，以减少对环境的影响。
此外，与人工智能等新兴技术的结合，也是未来降噪材料研究的一个趋势。
结论:降噪材料的研究对于解决噪声污染问题具有重要意义。
聚氨酯泡沫塑料隔音吸声性能的研究
聚氨酯泡沫塑料隔音吸声性能的研究聚氨酯泡沫塑料作为良好的吸声、隔音和隔热材料等被广泛地应用于运输、建筑、包装以及冷藏等行业领域，聚氨酯泡沫塑料一般可分为硬质、半硬质以及软质泡沫塑料等。
洛阳天江化工新材料有限公司将它们的隔音性能总结如下：硬质聚氨酯泡沫塑料以闭孔为主，具有优异的隔音以及隔热性能；半硬质聚氨酯泡沫塑料为半开孔、半闭孔结构，具有一定的隔音和吸声性能；软质聚氨酯泡沫塑料则以开孔为主，其隔音性能较差，但具有优异的吸声性能。
下面，洛阳天江化工的专家主要就制备工艺以及隔音吸声性能两方面对聚氨酯隔音泡沫塑料做出了介绍。
一、聚氨酯隔音泡沫塑料的制备工艺1、直接成型法直接成型法的具体操作工序为：通过高压发泡机或高速搅拌机将多元醇、多异氰酸酯以及发泡剂和催化剂直接注入封闭的模具中（反应注射成型）或搅拌5-10s后注入模具中（浇注成型）反应发泡，然后采用冷固化或者逐步加热固化的方式在1000r/min的转速下搅拌5s后注入模具中，静置3min后取出，最后在湿度为25.5%的环境中放置24h，从而制得吸声性能优良的聚氨酯隔音泡沫塑料，这种方法所制得的聚氨酯泡沫塑料具备良好的低频吸声性能。
2、复合法复合法是通过将聚氨酯泡沫塑料与穿孔板、纤维、吸声棉、混凝土以及沙浆等进行复合来制备吸声夹芯复合材料的一种方法。
这种方法的具体操作步骤为：在两层混凝土轻质墙板（或穿孔板、纤维、吸声棉以及沙浆）之间浇注一层聚氨酯硬泡夹芯层，以此来获得吸声性能良好的复合结构材料。
采用这种方法所制得的复合隔音材料具有减振隔音、保温防水、质量轻以及比强度高等特点。
此外，相关文献报道了一种新型的墙体保温层结构，这种结构的创新之处在于将聚氨酯硬质泡沫作为芯层，然后在底部涂上一层防潮底漆，顶部依次为砂浆层、胶粉聚苯颗粒层、抗裂砂浆复合耐碱网布、腻子和外墙涂料，这种新型结构具有保温、防水、隔音、吸振等多种功能。
3、回收重塑法回收重塑法是将废旧的聚氨酯泡沫粉碎成颗粒状，然后再与短纤维以及新的聚氨酯胶粘剂按照一定的比例混合，之后将混合料液倒入模具中，用蒸汽热压成型，最后再经过熟化处理，以此来获得吸声材料的一种方法。
非织造布吸声材料的现状与发展
收稿 日期：０ ６１ 一４ ２ ０ ．Ｏ０
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２０ （ ０７年 总第 ５ ９期 ）
李 晶， 秉 臣 ： 织 造 布吸 声 材 料 的 现 状 与 发 展 郭 非
９
部 分声波 透射到 空 气 中， 一部分 又反 射 回材料 内部 ， 声 波通过这 种反 复传 播 ， 能量 不断 转化耗 散 ， 使 如此 反复， 使得 材 料“ 吸收” 了部分声 能 。 ２ ３ 共 振吸声 结构 的吸声 机理 ． 共振 吸声结 构 以各类 穿孔 板最 为常见 。穿 孔板 与 后面的 空腔共 同构 成共 振吸声 结构 。 当声 波入 射
关键 词 ：非织造布 ； 声材 料 ； 状 ； 展 ； 绍 吸 现 发 介
中图分类 号 ：Ｔ １６５ 文献标 识码 ： Ｓ７． Ａ 文章 编号 ：０５２５ （０ ７０ ０８０ １０ ０ ４２０ ）１００ ６
１ 前 言
随着社 会 的发 展 和 人 民生 活水平 的提 高 ， 们 人 对 生活和工 作环 境 舒 适 度的 要求 越 来 越 高， 与三 而 大 污染并 列 的噪声 污染就成 为破坏 人 们工 作 和生活
图 ｌ 噪 声 碰 到 屏 障 时 的声 能 分 布 情 况
２２ 多 孔吸声 材料 的吸声 机理 ．
多孔吸声材料 内部具有无数细微孔隙， 孔隙间
彼 此贯通 ， 且通 过表面 与 外界相 通 ， 当声 波入 射到材
也是声波的一种媒质， 因此以上这三种方式基本上
涵 盖 了声 波在材 料 中的 耗散 现 象 ， 吸声 材 料 的 主 是
式的 能量 ， 常是 以热 能耗 散掉， 体是指 声波 传播 通 具 到某一 边 界 面 时， 部 分 声 能 被 边 界 面 反 射 （ 散 一 或 射） 另～部 分声 能被 边 界面 吸收 （ 里 不 考 虑 在媒 ， 这 质 中传 播时 被媒质 的 吸收 ）这 包括 声波 在边 界材料 ，
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吸声材料的研究现状与展望
【摘要】：文章阐述了吸声材料的吸声机理、吸声材料的分类、性能特点及
影响其吸声性能的因素，介绍了吸声材料的研究及应用现状，并根据吸声材料的
吸声机理，分析和讨论了提高吸声材料吸声性能应采取的措施，最后对吸声材料
的发展做了展望。
【关键词】：吸声材料；多孔吸声；共振吸声；吸声机理
引言
噪声污染同水污染、大气污染被列为世界三大污染，严重影响着人类生活
环境的质量。由工业生产、交通运输所产生的城市噪声，不仅危害人类的听觉系
统，而且还会加速建筑物，机械结构的老化，影响机器设备的精度和使用寿命等。
高速公路、轻轨、机场周围以及电影院、演播厅、体育场馆等都需要进行噪声控
制。在某些军事领域，例如水面作战，包括潜艇、鱼雷、水面舰艇都会发出巨大
的噪声，如不对其进行有效的控制，就会轻易的暴露在敌方攻击范围之内，从而
蒙受巨大的军事损失甚至战争的失败。因此，世界各国都非常重视噪声控制的问
题，尤其我国正处在经济高速发展时期，城市化进程非常快，随之产生的噪声问
题尤其突出，亟待解决。控制噪声最有效的方法之一就是使用吸声材料。
1．吸声材料的吸声机理
1.1 多孔吸声材料的吸声机理
多孔吸声材料内部具有无数细微孔隙，孔隙间彼此贯通，且通过表面与外
界相通，当声波入射到材料表面时，一部分在材料表面反射掉， 另一部分则透
入到材料内部向前传播。在传播过程中，由声波产生的振动引起孔隙内的空气运
动，与孔壁发生摩擦，而紧靠孔壁和纤维表面的空气受孔壁的影响不易动起来，
由于粘滞性和热传导效应，将声能转变为热能而耗散掉。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。声波在刚性壁面反射后，
经过材料回到其表面时，一部分声波透射到空气中，一部分又反射回材料内部，
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”了部分声能。多孔吸声材料的吸声性能主要取决于材料本身的流阻、
孔隙率、厚度、容重等。另外，高频声波可使空隙间空气质点的振动速度加快，
空气与孔壁的热交换也加快[1]。因此，多孔材料具有良好的高频吸声性能。
1.2 共振型吸声材料的吸声机理
共振吸声材料的吸声机理属结构吸声，按形式不同可分为腔体共振和薄板
共振两种，声学装修工程中穿孔板是典型的共振吸声结构，其机理是单个亥姆霍
兹共振器的并联组合，根据亥姆霍兹共振器原理，穿孔板的吸声性能取决于板厚、
孔径、板的穿孔率、板后的空腔厚度以及空腔内填充的材料等因素。薄板共振吸
声结构是薄板在声波的作用下产生振动，振动时由于板内部在龙骨间出现磨擦损
耗，使声能转变为机械振动，最后转变为热能而起到吸声作用。与薄板材料相似
的结构还有薄膜材料等。共振吸声材料吸声频带较窄，主要用于低频、中低频吸
声。
2．吸声材料的分类及性能特点
2.1多孔吸声材料多孔吸声材料优点是中高频吸声性能良好，缺点是低频吸
声性能较差。多孔吸声材料主要分为有机纤维材料、无机纤维材料、金属吸声材
料、高分子吸声材料等。
① 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、甘蔗纤维板、木质纤维板、水泥木丝板以及稻草板等有机天然纤维材料。
有机合成纤维材料主要是化学纤维，如晴纶棉、涤纶棉等。这些材料在中、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[2]。
② 无机纤维材料无机纤维材料主要包括玻璃棉、岩棉等。这两种材料分别
由玻璃和玄武岩熔化后甩拉而成，虽容重不同，但吸声性能接近，5cm厚时的吸
声系数到达0.95左右，因此具有很好的吸声性能，而且具有质轻、不燃、不腐、
不易老化、价格低廉等特性，国内外的建筑工程中，大部分都使用这类吸声材料。
然而，无机纤维吸声材料也存在性脆易断、受潮后吸声性能急剧下降、质地松软
需外加复杂的保护材料等缺点。
③ 金属吸声材料金属吸声材料是一种新型吸声材料，如今比较典型的金属
吸声材料有泡沫铝、金属纤维等。这类材料吸声性能优异，具有电磁屏蔽功能，
强度高，耐候、耐高温性能良好，适合在比较恶劣的环境中使用，而且可以回收
利用，属于环保型的吸声材料。美国的Goodrich公司生产的SOAB吸声橡胶，
选用的就是铝粉作为吸声填料混入橡胶中，吸声性能很好。近年来，国外的汽车
上也开始使用一种异形截面金属纤维作为吸声材料。东北大学的尉海军等[3]对
铝硅闭孔泡沫铝吸声材料吸声机理进行了研究，并研究了孔隙率和厚度对吸声性
能的影响。
④ 高分子吸声材料近年来，由于综合性能优异，高分子吸声材料得到了广
泛的应用，与其他吸声材料比，高分子材料拥有很多的优点，质量轻、吸声系数
高、加工方便、无粉尘污染、防水防潮防蛀、适应的范围广等。高分子吸声材料
综合了多孔吸声材料的吸声机理和粘弹性阻尼吸声机理，因此具有很好的吸声性
能。现在国内外研究较多的高分子吸声材料是聚氨酯泡沫塑料。日本静冈产业研
究所的Naoki kino等[4]研究了聚酯纤维的吸声性能，并且发现不同截面形状的
聚酯纤维具有不同的吸声性能。美国海军部门采用聚氨酯泡沫与其他材料复合制
备的吸声材料，其低频效果尤为突出。国内聚氨酯吸声材料的研究工作最早是由
山东蓬莱聚氨酯制品厂开展的，另外北京泡沫塑料厂、北京市射线应用研究中心
也开展了这方面的工作，并取得了一定的进展[5]。
2.2 共振吸声材料微穿孔板是新一代的吸声材料，主要用于声学装修工程，
如房屋建筑工程中的墙壁或顶棚等，因此微穿孔板需要具有一定的强度，柔软的
材料不适合制作微穿孔板，而且当穿孔板的厚度太大时，其声阻会变的很高，吸
声性能急剧下降。所以大部分微穿孔板是薄的金属板或塑料板，在应用中受到了
一定的限制。Kimihiro Sakagami等[6]-[9]研制出了具有锥形微孔的微穿孔板，解
决了这个问题，使厚的穿孔板同样具有优异的吸声性能。同时还研制了一种双层
微穿孔板，在两层板中间形成一个空腔，与单层的微穿孔板相比增强了吸声性能，
并展宽了吸声频带。
表1列出了各种吸声材料的性能特点及应用现状，从中可以看出吸声材料
整体的发展趋势。
可见，各种吸声材料具有不同的特点，应用的环境不同，发挥作用的频段
不同，吸声系数也不相同，所以单一的吸声材料很难满足越来越高的噪声控制要
求，从表中吸声材料的发展趋势来看，高分子材料是最有发展前景的吸声材料，
因此，利用高分子材料的特点制造复合吸声材料是将来研究的重点。
3．改善吸声材料吸声性能的方法
为了提高吸声材料的吸声性能，吸声机理的合理匹配是一个很好的途径，
高分子材料在这方面体现了很大的优势。高分子发泡吸声材料具有多孔吸声材料
和粘弹性阻尼特性双重吸声机理，因此具有很好的吸