纤维多孔材料梯度结构的吸声性能研究

为了提高纤维多孔材料的低频吸声性能,并解决材料在高频段吸声性能的起伏问题,将2～3层不同孔隙性能的不锈钢纤维材料以不同的方式组合成梯度结构,研究了纤维多孔材料梯度结构的吸声性能.结果表明:梯度多孔吸声结构可有效改善低频吸声性能.不同孔隙度的排布方式对梯度结构的吸声性能有显著影响.按照孔隙度从高到低排布有利于吸声性能的提高.在此前提下,孔隙度越高、厚度越大,梯度结构的吸声性能越好.     

烧结FeCrAl纤维多孔材料的吸声特性

采用Φ20 μm FeCrAl纤维制备纤维多孔材料,孔隙度大于85%.在常声压与高声压条件下分别对烧结FeCrAl纤维多孔材料进行吸声性能检测.结果表明,在常声压下,材料的吸声特性随孔隙度的增加而提高,但是对于高频的吸收,孔隙度过高或过低都不利于吸收.厚度越大,材料的吸声性能越好.增加空腔可以提高材料在低频的吸声性能;在高声压条件下(100～140 dB),该材料的吸声特性不随声压级的变化而变化,各参数对吸声性能的影响规律与在常声压条件下的规律一致.频率在2.5～6.4 kHz之间,声压级为120 dB条件下,孔隙度为94%、20 mm厚的FeCrAl纤维多孔材料吸声系数达到90%.     

金属纤维多孔材料的吸声性能

采用松装、压制、定位3种烧结方式制备了厚度为1~30 mm的不锈钢纤维多孔材料,采用丹麦BK公司的双传声器阻抗管测试吸声系数,系统研究了孔隙度和丝径对吸声性能的影响规律。结果表明:在不同厚度条件下,孔隙度有着不同的最佳范围值,如1~3 mm时,孔隙度在80%~85%的范围内,5 mm时,孔隙度在85%~90%的范围内,10~15 mm时,孔隙度在90%~94%范围内全频吸声性能较好,随着厚度的增加,这个最佳范围值随之增大;在厚度≤mm时,材料的丝径越细,全频吸声性能越好;当厚度在3~20 mm的范围内时,随着厚度的增加,粗丝径样品的吸声性能逐渐变好,其吸声峰值向低频移动,并且保持着高频处较好的吸声性能;当厚度220 mm时,材料的丝径越粗,全频吸声性能越好。     

梯度纤维多孔材料的吸声特性及结构优化

利用金属纤维为原料,制成内部具有梯度孔结构的金属纤维多孔吸声材料。梯度孔结构可分为孔隙度梯度和丝径梯度,分别研究了这2种梯度结构的吸声特性。结果表明,厚度在6~30 mm范围内时,孔隙度梯度结构按照孔隙度从大到小的顺序排列有利于提高全频的吸声性能;厚度为3 mm时,孔隙度梯度结构的排列顺序对吸声性能的影响规律恰好相反;丝径梯度结构的吸声特点是当厚度为3 mm时,细丝径纤维多孔材料在前,全频吸声性能较好;当厚度≥15mm时,粗丝径纤维多孔材料在前,全频吸声性能好;厚度在3~15 mm之间,2种排列方式的丝径梯度结构的吸声-频率曲线存在一个交点,随着厚度的增加,该交点逐渐向低频方向移动。     

孔结构对不锈钢纤维多孔材料吸声性能的影响

本文设计两种不锈钢纤维多孔材料的铺制方法：平行铺制和直立铺制,通过控制铺制方法、长径比和烧结工艺得到具有不同孔结构的不锈钢纤维多孔材料,对具有不同孔结构的不锈钢纤维多孔材料的吸声性能进行分析,结果表明,长径比为5000的不锈钢纤维多孔材料的性价比最高;当材料厚度≤15mm时,平行铺制的纤维多孔材料较直立铺制的吸声性能好;当材料厚度＞15mm时,铺制方法的影响不显著;烧结结点数量的多少对不锈钢纤维多孔材料吸声性能贡献不大。     

超薄金属纤维复合膜材料的低频吸声性能

本文针对限域空间（≤5mm）噪声防护对超薄吸声结构的重大需求，以不锈钢纤维毡为原料，利用低温烧结技术制备了由不锈钢纤维多孔材料和金属薄膜组成的复合膜材料。利用B&K声学测试平台对复合膜材料进行频率范围在50~1000Hz之间吸声系数的测试，分析了结构参数对复合膜材料吸声性能的影响规律。结果表明，通过分别研究金属纤维多孔材料的孔结构（孔径、丝径、烧结结点）及金属薄膜的层数对复合膜材料吸声性能的影响规律，发现在频率为50~1000Hz的范围内，超薄复合膜材料的最优结构为金属纤维多孔材料按照细丝径、小孔面向声源，粗丝径、大孔在后的顺序排列，材料内部复合铜箔可有效提高材料在低频处的吸声性能。     

金属纤维多孔材料吸声性能研究现状

简要描述了金属纤维多孔材料的吸声原理及其应用领域,重点阐述了材料厚度、材料结构、金属纤维直径、孔隙度等因素对其吸声性能的影响规律。指出要深入系统研究各因素对吸声性能影响程度的优先次序,为制备具有良好吸声性能的金属纤维多孔材料提供理论支持和技术指导。     

不锈钢纤维多孔材料拉伸性能研究

以316L不锈钢纤维毡为原料,采用不同的烧结工艺,制备出孔隙度为70%~95%的不锈钢纤维多孔材料,研究了纤维丝径、孔隙度、烧结温度和保温时间对其拉伸性能的影响。研究表明,不锈钢纤维多孔材料的拉伸过程主要分为3个阶段:弹性阶段、塑性变形阶段和断裂阶段。纤维越细,多孔材料的抗拉强度越高;随着孔隙度的增加,多孔材料的抗拉强度逐渐降低;提高烧结温度或延长保温时间,均会提高多孔材料的抗拉强度。     

不锈钢纤维多孔材料的阻尼减振性能

以不锈钢纤维毡为原料,制备具有不同孔隙结构的多孔材料。对不锈钢纤维多孔材料的阻尼性能进行测试,分析孔结构参数与阻尼系数的影响规律。结果表明:孔隙度越低,丝径越细,材料的阻尼减振性能越好;延长烧结工艺中的保温时间,可以提高材料的阻尼性能。烧结结点数量对阻尼性能的影响不大。     

金属橡胶材料单层结构吸声特性研究

从理论上研究了金属橡胶材料单层结构吸声特性。根据金属橡胶材料声学特性参数计算式，推导出两种基本单层吸声结构——置于刚性墙和带有空气层吸声结构的声阻抗率和吸声系数计算式。确定了流阻率是决定金属橡胶材料声学特性的基本参数。分析了材料厚度、流阻率及空气层厚度对两种吸声结构的吸声性能影响关系，建立了金属橡胶材料单层吸声结构第一共振频率的计算方法。结果表明：通过优化设计材料厚度、流阻率及空气层厚度可有效提高金属橡胶材料单层吸声结构的吸声性能。     

铝纤维复合板结构参数对吸声性能的影响规律

利用吸声材料降噪是治理变电站噪声污染的重要途径。以铝纤维、铝箔、铝板网为原料,采用冷轧法制备具有不同结构参数的铝纤维复合吸声板,采用阻抗管的标准测试方法检测铝纤维复合板吸声系数,研究材料的纤维板面密度、空腔厚度、纤维种类等参数对材料吸声性能的影响。结果表明:试验采用的铝纤维复合板具有优异的吸声性能,采用切削法纤维及面密度为484 g/m2的铝纤维复合板吸声性能最好;随空腔厚度的增大,吸声系数的峰值向低频段移动。     

二氧化硅气凝胶及其复合材料吸声性能的研究进展

制备出良好的具有高孔隙率的吸声材料对于噪声的控制至关重要。二氧化硅气凝胶凭借其高孔隙率和高声阻抗近年来越来越受关注,将其与传统吸声材料相复合可显著结合两者的吸声优势,对于噪声的消除具有很重要的意义。介绍了吸声性能的概念、吸声结构、机理以及测量表征方法,深入探究了空气流阻、密度、厚度、孔隙率、孔径、杨氏模量以及颗粒大小对气凝胶吸声性能的影响规律,详细综述了二氧化硅气凝胶与有机物、有机物/无机矿物以及非织造布复合材料吸声性能的研究进展,最后展望了目前面临的挑战和未来的发展方向。     

新型碳系吸波涂层材料研究进展

作为解决电磁污染问题与实现装备战场隐身的有效手段,吸波涂层材料具有广泛的应用前景。碳系材料因其广泛的来源、简单的制备工艺、低密度、高导电率等优点,在吸波涂层材料领域受到国内外研究人员的高度重视。对吸波涂层材料的损耗机制进行了叙述,介绍了电阻型损耗、电介质型损耗以及磁损耗三种损耗机制中电磁波的损耗和吸收原理。综述了碳纤维、碳纳米管、石墨烯等新型碳系材料的特性及其在吸波涂层材料领域的研究现状。对碳纤维进行活化处理或使用多孔碳纤维、螺旋碳纤维等代替普通碳纤维能够有效提高其吸波性能。碳纳米管具有多种结构,其中阵列状多壁碳纳米管吸波性能最佳,采用一些具备磁损耗的材料与碳纳米管进行共混、包覆或填充处理是目前的主要研究方向。石墨烯几乎没有磁损耗,单独使用时,阻抗匹配较差,影响其吸波性能的发挥,通常将石墨烯与磁损耗型材料复合,改善材料的阻抗匹配,提高吸波效果。最后,根据碳系吸波涂层材料的研究现状,对其未来的发展方向进行了展望。     

Sound absorption of several various nickel foam multilayer structures at aural frequencies sensitive for human ears

Using the three-dimensional reticular nickel foam as experimental material, the sound absorption performance was investigated for several various multilayer structures in the frequency range of 2000–4000 Hz, which is aurally sensitive for human ears. The results showed that the 7.5 mm-thick foam sample, which was formed by piling of 5-layer foam plate (thickness: 1.5 mm; porosity: 96%; average pore-diameter: 0.65 mm) could exhibit an excellent sound absorption effect at 4000 Hz, with the absorption coefficient about 0.8. Constituting alternate air gap with the total thickness of about 18.5 mm can greatly improve the absorption performance at relatively low frequencies of 2000–3150 Hz, with the absorption coefficient up to about 0.5 or more. In addition, the research showed that alternate piling up the perforated plate inside the foam plates can also achieve a quite good effect of sound absorption at relatively low frequencies.     

Effect of Pore Structure on Performance of Porous Metal Fiber Materials

孔结构是影响金属纤维多孔材料各项性能的关键因素之一,为此研究了孔结构对其性能的影响规律。采用气流铺毡法和烧结技术制备了FeCrAl纤维多孔材料,利用SEM观察其微观组织,同时测试了其拉伸强度、透气性和吸声系数（声强为 90~140 dB,频率为1000~3000 Hz）。利用自主研发的分形软件计算了孔结构的分形维数。另外,研究了孔结构对多孔材料拉伸强度、吸声系数和透气性的影响规律,建立了拉伸强度、透气性与分形维数之间的本构关系。研究表明,随着分形维数的增加,抗拉伸强度呈线性下降,而透气性显著增大;在相同的声强和频率下,吸声系数随着分形维数的增加而逐渐降低     

穿孔板组合对电沉积泡沫镍吸声性能的影响

目前由穿孔板和多孔金属组成的多层吸声结构的吸声性能还没有充分的研究。本研究提出了一种由穿孔板和吸声材料进行多层穿插叠合的组合吸声结构,通过调整多孔金属吸声材料的叠合层厚度,改变穿孔板位置和数量的方法控制吸声效果。对测试结果与传递矩阵数学模型拟合计算的结果进行对比分析,从理论上探讨其吸声原理并比较其吸声性能的优劣。结果表明:用该方法可以极大提升泡沫镍材料的吸声效果,在这种组合结构中以加入三层穿孔板为最佳匹配,最佳匹配与传递矩阵模型公式的计算数据基本吻合。     

Sound absorption property of open-pore aluminum foams

The sound absorption property of aluminum foam was studied by testing its sound absorption coefficients using standing wave tube method. The open-pore aluminum foams were prepared by infiltration process, with pore size of 0.5 mm to 3.2 mm and porosity of 54.2% to 77%. The frequency of indicted sound wave was ranging from 125 Hz to 10 kHz. The results show that the average values of sound absorption coefficients are all over 0.4 and the aluminum foam has better sound absorption property, its coefficients is influenced by frequency and pore structure, and reaches the maximum at about 1 kHz, with increasing porosity and decreasing cell diameter the sound absorption coefficient values increase.     

Sound absorption property of open-pore aluminum foams

This paper presents a study on sound absorption property of aluminum foam by evaluating its sound absorption coefficients using standing wave tube method. Experimental results showed that the average values of sound absorption coefficients (over the test frequency range) are all above 0.4, which indicate very good sound absorption property of the aluminum foams. The sound absorption coefficient is affected by frequency and pore structure, and reaches its maximum value at around 1 000 Hz. With the increase of porosity and decrease of cell diameter, the sound absorption coefficient values increase.