[发明专利]孔径大小变化的半开孔泡沫吸声结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种半开孔泡沫吸声结构，具体涉及一种孔径大小变化的半开孔泡沫吸声结构。

背景技术

随着社会发展，噪声问题日渐严重。噪声直接影响了人类的生活质量，甚至对人类的心理、生理等诸多方面也有不可低估的影响，所以，噪声是一种危害严重的污染，必须加以控制。目前，建筑及各工程领域通过吸声原理来控制噪声的已成为非常经济、合理、有效的一种手段。

吸声是指声音入射到某种介面上并通过该种介质过程中声波能量转化为热能而耗散的现象。材料吸声能力由吸声系数表征，吸声系数即为所吸收声能量与入射总声能量之比，吸声系数越大，表示材料声吸收能力越强。开孔泡沫材料由于其吸声系数大、比重小、且对恶劣的工况环境有显著的适应性而被广泛的应用为吸声材料。根据惠更斯原理，声源的振动引起介质质点振动，振以由扰动的形式传播。开孔泡沫材料具有许多微小的间隙和连续的气泡，因此具有一定的通气性。当声波入射到开孔泡沫材料时，声波的扰动引起间隙以及气泡内的空气发生剧烈运动，造成空气和孔壁的产生强烈摩擦。由于摩擦阻力和空气粘滞力的作用，使相当一部分声能转化为热能，产生的热能由空气与孔壁的热交换作用而迅速耗散，从而使声波能量显著衰减。

半开孔泡沫是一种特殊的开孔泡沫，吸声原理与开孔泡沫一致，其孔隙连通性比普通开孔泡沫材料小，因此可以通过合理设计其结构参数，利用其高流阻来达到吸声性能的优化。半开孔泡沫由渗透法制备，制备时将熔化的金属溶液倾倒入装满一定大小的水溶性颗粒的容器，待液体凝固，将颗粒溶于水取出，即可得到半开孔泡沫。这种结构制备简单，且具有较好的吸声性能，所以是一种具有很好应用前景的材料。半开孔泡沫可以用三个独立的物理参数表征，包括孔径D、连通率δ＝d/D，和孔隙率Ω。同开孔泡沫相同，半开孔泡沫高频吸声性能好，低频吸声性能较差。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目在于提供一种孔径大小变化的半开孔泡沫吸声结构，能够提高泡沫材料在低频的吸声性能。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种孔径大小变化的半开孔泡沫吸声结构，所述半开孔泡沫吸声结构的孔径大小沿声波入射方向呈增大变化。

所述半开孔泡沫吸声结构的孔径大小沿声波入射方向呈突变增大变化。

所述半开孔泡沫吸声结构的孔径大小沿声波入射方向呈线性递增变化。

本发明孔径大小变化的半开孔泡沫吸声结构，和均质半开孔泡沫吸声结构相比，中低频吸声性能提高了10%~20%，根据半开孔泡沫的一个重要吸声机理：当声波由连通孔隙向主孔隙传播时，由于体积突然膨胀十倍至数十倍，则声波动能因体积突变而衰减，声能迅速对外做功，转化为热能耗散。由于孔径变大，孔径大小变化的半开孔泡沫结构的膨胀作用远大于均质半开孔材料。此外，对于孔径增大的部分，由于空气与孔壁的接触面积增大，从而使空气粘滞作用被加强，吸声系数增大。

附图说明

图1为本发明孔径大小呈突变增大变化示意图。

图2为本发明孔径大小呈线性连续增大变化图，其中：图2（a）是孔径大小呈线性连续增大变化结构示意图；图2（b）是孔径大小呈线性连续增大坐标图。

图3为孔径大小突变半开孔泡沫与均质半开孔泡沫吸声性能比较。

图4为孔径大小线性递增半开孔泡沫与均质半开孔泡沫吸声性能比较。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，为本发明优选的孔径大小呈突增变化示意图，设均质半开孔泡沫沿声入射方向孔径为D，将前半段孔径大小变为D₁，后半段孔径大小变为D₂，且D₁<D₂，