[发明专利]一种具有高效吸声性能的薄膜-多孔材料复合结构

说明书

本发明提出一种具有高效吸声性能的薄膜‑多孔材料复合结构，由多孔材料基底和贴附固定连接在多孔材料基底一端面的薄膜组成。薄膜采用金属薄膜或柔性薄膜，多孔材料为纤维多孔材料或泡沫材料；当薄膜采用金属薄膜时，多孔材料采用纤维多孔材料，金属薄膜与多孔材料基底端面边缘固定连接。当薄膜采用柔性薄膜时，多孔材料采用泡沫材料，柔性薄膜与多孔材料基底端面采用全粘接或边缘粘接方式固定连接。本发明提出吸声材料厚度薄，使用时是目前工业使用吸声材料厚度的1/8‑1/10，具有高效的吸声性能，可以降低成本；而且将薄膜与多孔材料实现了组合，实现多孔材料结构的多样性，有效提高多孔材料的宽带吸声性能。

技术领域

本发明涉及噪声控制技术领域，具体为一种具有高效吸声性能的薄膜-多孔材料复合结构。

背景技术

随着社会的发展，各种机器设备的发明和使用给人们的生活带来了极大的方便，也给世界带来了繁荣。但与此同时，给人们的生活和工作带来了噪声是不可避免的。在影响人类健康的环境中，噪声污染位列第二，仅次于大气污染。噪声污染对人们的生理、心理及周围环境等方面会造成较大的危害，如低噪声级长期作用能引起人烦恼度的增加，进而引起生理的病变；高噪声级还可引起耳聋等疾病；另外，噪声还可引起机器、建筑和材料等的损坏。因而噪声控制显得尤为重要。噪声控制的主要方法分为主动降噪和被动降噪，主动降噪是采用次级声波与原声波的反相位作用，从而消除声波，这种方法可以完全消除原声波，是消除声有效的方法，但由于次级声源的发声器件的发展尚未跟上需求，如噪声一般是随机宽频带声波，目前的发声器件无法满足这种噪声频带的要求，应用成本很高，因此，主动降噪应用到实际工程中较少。而被动降噪主要是采用吸隔声材料或结构来实现的，其中吸声材料主要作用是吸收、衰减入射波能量来降低噪声强度。吸声材料在实际中的应用十分广泛，如常用的泡沫吸声材料，如泡沫塑料、泡沫金属等，纤维多孔材料，如超细玻璃纤维、不锈钢毡和聚脂纤维毡等。这类多孔材料具有优异吸声性能。

吸声材料主要分为多孔吸声材料和共振吸声材料(如空腔型消声器)。其中多孔材料具有宽频和高的吸声特性，应用场合广泛；而共振吸声是窄带吸声，通常应用于特殊场合，如管道消声等；二者用途不同。而一般噪声是随机宽频带特点，当声波进入多孔材料孔道中引起空气分子与壁面间的摩擦而消耗声能，由于孔道的复杂结构体现出宽频吸声特点，消耗声能的作用大，因此多孔材料的吸声性能优异，多孔吸声材料在降噪中应用也十分有效，如各种泡沫和纤维多孔材料的应用。而对多孔吸声材料的研究一直以来都是追求更高的吸声系数及更宽的吸声频带。

多孔吸声材料控制吸声性能的参数有厚度、孔隙率和孔径等因素，一般厚度越大吸声性能越好，但超过一定厚度(如大于100mm)吸声性能则不会增加，相反还会增加成本；孔隙率在一定范围(如0.75-0.98)，吸声性能良好；孔径在一定范围0.1mm～1mm内吸声效果较好；孔径大于1mm时，声阻较小，声波容易穿过而不被吸收，吸声性能较差，孔径过小(如小于0.1mm)，声阻变大，声波不容易进入材料，因而不被吸收，吸声性能也较差。

而共振吸声材料主要是由薄膜或薄板与其背后空气层构成腔体共振结构，声波通过薄膜或薄板的振动进入腔体，引起腔体的共振而吸声，这种结构是来自赫姆霍兹共振器的演变。腔体的体积大小决定了某固定频率下腔体的共振而起到吸声作用，因此腔体体积决定吸声频带，故吸声频带很窄，通常可以作为声波滤波器或窄带吸声使用。对于宽频带噪声应用这种结构时，须拓宽其吸声频带，这类空腔材料发展的典型代表是马大猷院士发明的微穿孔板吸声体，这种吸声结构具有较宽的频带，但其吸声频带仍远小于多孔材料。