[发明专利]复合膨胀石墨从低频到高频的宽频降噪结构及制作方法

说明书

本申请公开了一种复合膨胀石墨从低频到高频的宽频降噪结构，所述降噪结构为带蒙皮多层蜂窝夹心结构，所述带蒙皮多层蜂窝夹心结构的各层蜂窝之间以及面对噪音的一侧采用微孔板并通过阻尼胶水粘接，所述带蒙皮多层蜂窝夹心结构内填充膨胀石墨和树脂的复合泡沫材料，所述带蒙皮多层蜂窝夹心结构的非面对噪音的一侧为不需要微孔的衬底。产品生产工艺和产品环保，机械强度高，密度较低，寿命长，耐高温以及阻燃等优点，解决了吸声降噪材料低频性能差、频宽不够、强度低、泡沫易燃等缺点。

技术领域

本发明属于吸音降噪材料领域，具体涉及一种复合膨胀石墨从低频到高频的宽频降噪结构及制作方法。

背景技术

在城市化和工业化的过程中噪音成为三大公害之一，在噪音源附近生活和工作的人员受到噪音的极大伤害。噪音源可以通过屏蔽、吸收、衰减等进行降噪处理，对于开放性的噪音源需要通过吸收降噪，例如高速公路、高铁等等的运行噪音，不同噪音源的频率、强度和方向不同，最佳的降噪方法也不同，但是低频和宽频降噪需要高成本、较厚的材料和结构进行衰减，是降噪材料大面积应用的重大挑战。

降噪材料一般为多层腔体结构，分为两大类：共振型和多孔材料型，辛姆霍兹共鸣器为典型共鸣共振型，利用微孔共振板的空气流动损耗进行吸波，也可以在共振板表面涂敷阻尼材料增加吸波，此类设计构造简单，容易实现低频降噪，但是频宽窄需要通过多层结构设计扩展频宽。多孔材料通过材料的振动损耗和与空气的粘滞性摩擦损耗衰减噪音，一般高频吸声效果好。多孔材料分为开孔材料、闭孔材料和半开孔材料，其中半开孔材料损耗最大，所涉及的损耗机理更为复杂，半开孔材料的结构接近闭孔材料，各个空气腔体之间有微孔连接，类似于微孔共振板，增加噪音损耗。

石墨烯、云母等二维材料在高分子复合材料中由于其刚度远远高于基材，在复合材料中起到共振损耗板的作用。石墨烯气凝胶在非常低密度的情况下实现较高的降噪，其密度低于0.1g/cm³，甚至低于0.01g/cm³，其微观形貌为半开孔多孔材料，微孔尺寸比发泡海绵的小很多，比表面积大很多，每克在数十、数百平方米，而海绵为数平方米。其降噪机理与半开孔泡沫类似，但是效率更高，特别是低频的性能提升较大。低密度的石墨烯气凝胶的刚度很低，需要空心结构材料提供结构强度和刚度，例如蜂窝芯材。低密度石墨烯气凝胶的生产工艺中需要冷冻干燥，其生产效率极低，生产成本非常高，难以实现规模化应用。

发明内容

本发明提供一种从低频至高频的多层宽频降噪结构，产品生产工艺和产品环保，机械强度高，密度较低，寿命长，耐高温以及阻燃等优点，解决了吸声降噪材料低频性能差、频宽不够、强度低、泡沫易燃等缺点。具体方案如下：

本申请提供了一种复合膨胀石墨从低频到高频的宽频降噪结构，所述降噪结构为带蒙皮多层蜂窝夹心结构，所述带蒙皮多层蜂窝夹心结构的各层蜂窝之间以及面对噪音的一侧采用微孔板并通过阻尼胶水粘接，所述带蒙皮多层蜂窝夹心结构内填充膨胀石墨和树脂的复合泡沫材料，所述带蒙皮多层蜂窝夹心结构的非面对噪音的一侧为不需要微孔的衬底。

可选地，所述带蒙皮多层蜂窝夹心结构各层的音频阻抗和损耗通过蜂窝的尺寸、膨胀石墨和树脂的复合材料填充密度以及微孔板的选材、厚度、孔径和数量调控；

所述带蒙皮多层蜂窝夹心结构的声音阻抗范围为3×10³～2×10⁶kg/m²S，靠近噪音一侧的蜂窝层阻抗最低，各层的阻抗随离音源的距离增加而增加，使其组合形成宽频降噪结构，降噪频率从10Hz到20kHz。

可选地，所述带蒙皮多层蜂窝夹心结构的蜂窝壁材料为铝箔、不锈钢箔、牛皮纸、芳纶纸、玻纤复材、玻纤纸、塑料中的至少一种，且所述带蒙皮多层蜂窝夹心结构的蜂窝的密度为10-200g/m²，孔径为3～50mm或者边长为1.8～30mm，厚度为2～100mm。