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高性能隔声降噪聚合物复合材料

成果类型:: 新技术

发布时间: 2023-09-25 15:04:14

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”新材料产业科技服务团| 杨柳 | 2023-10-12 20:15:26

为解决机电设备、电子仪器仪表、计算机、航空、航天对高性能隔声降噪材料提出兼具优异力学性能、质轻、高阻尼和高透声损耗的聚合物基隔声降噪材料的要求。

对于隔墙隔音存在一个普遍的规律,即材料越重(面密度,或单位面积质量越大)隔音效果越好。对于单层密致匀实墙,面密度每增加一倍,隔音量在理论上增加6dB,这种规律即为质量定律。对于双层的纸面石膏板墙,质量定律发挥着重要作用,即增加板的层数或厚度都可以获得隔音量的提高。由于龙骨双层墙系统声频振动形式非常复杂,故质量定律的体现要比单纯的单层墙复杂。单层纸面石膏板的隔音效果很差,例如:12mm厚、面密度10kg/m2左右的纸面石膏板标准隔音量Rw=29dB。即使将四层这样的纸面石膏板叠和在一起隔音量理论上Rw也只能达到41dB。轻型匀质墙体,如

任何隔墙都存在固有的共振频率,当声波的频率和墙的共振频率一致时,墙体整体产生共振,该频率的隔音量将大大下降。一般地,墙体越厚重,共振频率越低,当共振频率低于隔音评价最低参考频率100Hz时,由于人耳听觉特性对低频非常敏感,对隔音量Rw的影响大大提高。对于12mm和15mm厚两种不同面密度纸面石膏板存在不同共振频率。12mm纸面石膏板面密度为10kg/m2,15mm纸面石膏板面密度约12kg/m2。15mm厚的纸面石膏板墙的共振频率基本低于最低考虑频率范围100Hz,因此共振频率对15mm板构造的墙体构件隔音性能影响较小。但对于12mm板,100Hz附近的隔音性能影响较大,造成低频100Hz、125Hz、200Hz处隔音量比15mm板下降较多,主要是因为共振频率的原因。

中国颗粒学会是从事颗粒科学和技术的研究、开发和应用的科技工作者的自愿组织。学会旨在通过组织国内和国际学术会议,开展科普和继续教育,出版学术期刊和学术论文集等多种形式的学术活动,增强会员之间的交流、传播颗粒学知识、促进中国颗粒学技术的发展。其最终的目的是服务于国家的现代化建设。

中国颗粒学会(Chinese Society of Particuology ,缩写CSP)是由中国颗粒科学与技术领域内的

声波接触墙板后,墙板除了垂直方向的受迫振动以外,还有沿着板面方向的受迫弯曲振动。在某个特定频率上,受迫弯曲振动将和板固有的自由弯曲振动发吻合,这时板就非常顺从地跟随入射声弯曲,造成声能大量地透射到另一侧去,形成隔音量的低谷,这种现象被称作吻合效应,该频率被称为吻合频率fc。

理论和实验均表明,轻、薄、柔的墙fc高,吻合效应弱;厚、重、刚的墙fc低,吻合效应强。12mm、15mm纸面石膏板的fc分别为3.15KHz和2KHz左右。12mm板在3.15KHz处的隔音量产生下降,15mm板在2KHz处的隔音量下降更为严重,甚至下降的趋势强过质量定律,造成在这一频率位置上隔音量比12mm的板还低很多。双层相同的板叠合的吻合频率fc和单层板基本等同,由于双层发生振动叠加,吻合效应更加剧烈,吻合谷会变得更深。如果使用不同厚度的板进行叠合,吻合谷将彼此错开,且每个吻合谷都较浅,对隔音性能有利。双层板的剧烈吻合效应是非常明显的,会造成双层15mm板构造的隔墙在3150Hz附近的隔音量反倒低于双层12mm板的隔墙。一层12mm和一层15mm板叠合的隔墙比双层15mm隔墙的面密度低,但隔音量反倒会提高,这是吻合效应被减弱的结果。

吻合效应的因素比较复杂,不但与材料的面密度有关,还和材料的弹性模量、厚度、泊松比等条件有关。

纸面石膏板制作工艺中的发泡情况会影响这些因素,包括影响最直接的面密度。从大量的实验中我们发现,在一定范围内减小面密度,吻合频率会变高,而且吻合效应会变弱,对隔音有利。

有面密度较大、较厚的轻质隔墙,如加气混凝土板、石膏砌块等,吻合频率往往会出现在250-2000Hz的范围内,越重越厚的轻质板,越在隔音曲线的低频范围内出现很深的

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