[科普中国]-吸音材料

简介

吸声材料大多为疏松多孔的材料，如矿渣棉、毯子等，其吸声机理是声波深入材料的孔隙，且孔隙多为内部互相贯通的开口孔，受到空气分子摩擦和粘滞阻力，以及使细小纤维作机械振动，从而使声能转变为热能。这类多孔性吸声材料的吸声系数，一般从低频到高频逐渐增大，故对高频和中频的声音吸收效果较好。

原理声音源于物体的振动，它引起邻近空气的振动而形成声波，并在空气介质中向四周传播。

当声音传入构件材料表面时，声能一部分被反射，一部分穿透材料，还有一部由于构件材料的振动或声音在其中传播时与周围介质摩擦，由声能转化成热能，声能被损耗，即通常所说声音被材料吸收。

材料的吸声性能除与材料本身结构、厚度及材料的表面特征有关外，还和声音的入射方向和频率有关。

分类根据材料的结构不同，吸音材料可分为多孔、共振、特殊结构等 3 类。目前多孔吸音材料应用最为广泛，主要包括有机纤维、无机纤维、无机泡沫及泡沫塑料等 4 类。

有机纤维吸音材料

早期的有机纤维吸声材料主要是指天然植物纤维，其在中、高频范围吸声性能良好，但防火、防腐、防潮等性能较差。随着合成工业的飞速发展，研究人员对合成纤维进行了深入的研究。

无机纤维吸音材料

无机纤维吸声材料主要是指天然的或人造的以无机矿物为基本成分的一类纤维材料，这类材料不仅吸声性能良好而且质轻、不燃，但安装不便，对环境有污染，会影响人们的健康。随后, 具有阻燃、耐高温和高强等特点的金属纤维吸声材料问世，吸声性能优异，但造价较高，工艺复杂。

无机泡沫吸音材料

目前科研人员主要集中在泡沫玻璃和泡沫金属的研究上。泡沫玻璃质轻、不腐、不燃、无气味、施工方便，其孔隙率可达85%以上，但工艺不好控制，成本较高。泡沫金属是一种新型多孔材料，主要研究泡沫铝及其合金。经过发泡处理使其内部形成大量气泡，分布在连续的金属相中构成孔隙结构。

泡沫塑料吸音材料

泡沫塑料吸音材料主要是指以各种树脂为基料，加入少许的发泡剂、催化剂、稳定剂等辅助材料，经加热发泡制成的一种轻质、吸声、隔热、阻燃、耐腐蚀、防震材料，目前应用较广的是聚氨酯泡沫吸音材料，但其强度低，使用不便1。

展望目前吸音材料在家用、汽车、建筑等领域飞速发展，在研究者的不断努力下，非织造吸音材料的性能日益优异，很大程度上满足了社会的需要，但仍未出现一种材料能够将不同频段的声波完全吸收。要更好地提高吸音材料的吸音性能，应在多孔吸音机理与共振吸音机理相结合的基础上多做努力，通过多孔吸音材料与共振吸音材料的复合工艺研究，能有效实现材料在高频、低频不同频段均具有高效的吸音性能。同时，结合声波的自身特性，通过不同原料的混合以及不同非织造工艺的组合，可以充分利用非织造材料特有的三维结构来制备满足材料多样化性能要求的高效吸音材料。当然，更应该本着材料成本低廉、产品优质、环境友好等要求，为吸音材料的发展多做努力。