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社会经济的发展,噪声污染日趋严重,在这种环境下,宽频带的强吸音隔声材料成为研究的热点之一。多孔吸音隔声材料是目前应用最广泛的吸声材料。合成纤维的聚酯(涤纶)因其具有强度高,回潮率低,防腐等优良性能,且成本较低。以合成纤维为原料基础的多孔纤维集合体在吸声降噪方面较为应用广泛。高孔隙率的纤维集合体在高频的吸声系数达0.7左右,在中低频段的吸声效果不佳。本文在表征多孔纤维集合体声学行为的基础上,从纤维集合体的形态结构角度,探讨纤维形态(细度,长度),纤维的排列形式,纤维集合体“量”的变化(体积密度和材料厚度),对中低频率声波“吸收”的影响。
通过对比实验和对多孔材料声学行为的表征,可得以下结论:
1.对高孔隙率纤维集合体的吸音测试表明:在较高频率段上具有良好的吸声性能,但是由于声波的频率特性,中低频段声波在多孔材料与空气的界面出现较大的反射作用,其实质是纤维集合体材料与金属板界面的反射,而声入射表面的透射所导致的。尽管声波两次穿过厚度为T的纤维集合体材料(2T),但材料本身对低频声波的吸收值较小。呈现了较低的吸声系数,一般为0.2左右。
2.对多孔材料的隔声测试表明:在两侧均为空气媒质的情况下,高频率段的透声系数在0.025左右,吸收耗散系数约为0.8,表明多孔纤维集合体材料大量吸收耗散较高频率的声波以及有效地阻挡其透射进入另一个空间;相比之下,较多的中低频声波穿透材料与空气媒质的另一界面(相对声入射界面而言),说明在高频率段,多孔纤维集合体材料具有比中低频更为高效的隔声效果。
3.对声学行为表征上,反射声波,完全吸收耗散声波,透射声波之间比例关系随声波频率的不同而发生一定的变化,在中低频段,反射,吸收耗散和透射的比例约为0.3,0.6,0.1;而在高频段,这三者约为0.15,0.875,0.025。总体上多孔纤维材料在吸收耗散声波的比例始终保持在较高的水平,具有优异的吸收耗散性能。
4.通过降低纤维细度,增加纤维在材料中的取向范围,采用较大的体积密度和材料厚度,可以降低吸声性能在声波频率差异性,实现多孔纤维材料在宽频带上的良好吸声效果。
5.通过细度在不同体积密度,不同厚度,不同频率段的吸声性能表征,表明体积密度越大,多孔纤维材料的吸声性能越好,同时纤维越细,纤维集合体材料在400-2500HZ频段上的平均吸声系数越大,并且受体积密度的影响程度小,即超细纤维构造下的集合体材料在体积密度较低的情况下也可以获得良好的吸声性能。
6.总体来说,通过从纤维的细度变细,密度增大,纤维随机排列性增加可以有效降低反射率,提高吸声系数,从而多孔纤维集合体能适用在更宽的频带。