压电材料在传统吸声结构中的应用

压电材料受到外界声压强作用时,可将声能转化为电能,并进一步转化为热能进行消耗,这可以作为一种新的吸声机制。当把压电材料应用到传统吸声结构中时,压电材料特有的吸声机制有利于提高结构的吸声降噪性能。本文总结了国内外压电材料在传统吸声结构中的应用进展。首先,介绍了常用的压电材料和其吸声机制。此外,根据传统多孔吸声结构和共振吸声结构的分类,系统综述了压电-多孔吸声结构(无机压电填料泡沫、有机压电泡沫、有机压电气凝胶等)以及压电-共振吸声结构(压电薄片、压电微穿孔板、压电静电纺薄膜等)的研究进展,并提炼出两种结构的基本设计原则、结构和性能。最后提出了压电复合吸声结构研究领域存在的问题及发展方向,以促进压电材料在传统吸声结构中的应用。

废弃羊毛吸声复合材料的制备及其性能

为解决废弃羊毛再生循环利用问题,开发吸声系数高且吸声频带宽的吸声材料,以废弃羊毛为增强材料,乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为基体材料,通过热压法制备了废弃羊毛/EVA吸声复合材料。选用传递函数法分析废弃羊毛/EVA吸声复合材料的热压温度、材料密度、废弃羊毛质量分数、材料厚度、后空气层厚度以及废弃羊毛的排列方式等对吸声系数的影响。结果表明:用最优工艺制备的废弃羊毛/EVA吸声复合材料在低中高频都有优异吸声性能;该材料的吸声性能在中低频区域表现突出,在1 000 Hz处吸声系数达到0.9,材料降噪系数达0.65,平均吸声系数为0.6,即该材料为高效吸声材料;为吸声机制声波入射材料内部激发振动,声能转化为动能及热能,使废弃羊毛/EVA吸声复合材料具有优异吸声性能。

废弃秸秆/聚己内酯吸声复合材料的制备与性能

为提高废弃秸秆的利用率,拓宽其应用领域,以废弃秸秆为增强原料,聚己内酯为基体材料,通过热压法制备废弃秸秆/聚己内酯吸声复合材料。在热压温度为120℃,压力为10 MPa,热压时间为20 min的条件下,通过实验探究秸秆质量分数、复合材料密度、复合材料厚度、后置空气层厚度等参数对吸声复合材料吸声性能的影响。结果表明:当秸秆质量分数为30%、复合材料密度为0.450 g/cm^(3)、复合材料厚度为1.5 cm、后置空气层厚度为3.0 cm时,废弃秸秆/聚己内酯吸声复合材料在100~6300 Hz频率内吸声性能优异,其平均吸声系数为0.50,降噪系数为0.50,最大吸声系数为0.71,吸声性能等级达到Ⅲ级,吸声机制是多孔吸声原理。

废弃羽毛的结构特征及其吸声性能

为对废弃羽毛资源进行合理化利用,借助多功能纤维投影仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪分析了羽毛的大分子结构、聚集态结构及其形态结构,探究了羽毛结构与其吸声性能之间的关系。采用声阻抗传递函数法对羽毛及其他几种可用于吸声领域的纤维集合体进行吸声性能测试及对比。结果表明:几种纤维集合体吸声性能排序为废弃羽毛、木棉纤维、羊毛、大麻纤维、涤纶;在整个测试频率范围内废弃羽毛的吸声性能随纤维集合体密度的增加而提高,且纤维集合体最大吸声系数对应的吸声频率随纤维集合体密度的增加逐渐降低;废弃羽毛纤维具有优良的吸声性能,在吸声领域具有很高的应用价值。

废弃玉米秸秆的结构特征及其吸声性能

为增加废弃玉米秸秆的回收利用率,分别以长度为1.5、6和10 mm的废弃秸秆颗粒、棉纤维和大麻纤维为增强材料,聚己内酯为基体材料,通过热压成型工艺制备厚度为1.5 cm的吸声复合材料。采用声阻抗传递函数法对复合材料的吸声性能进行测试与对比,并分析其吸声机制。结果表明:1.5 mm长的废弃秸秆所制备复合材料的吸声性能最好,最大吸声系数达到0.71,平均吸声系数为0.50,降噪系数达到了0.51;废弃秸秆纤维素大分子主链上的氧六环结构为声波反复反射、折射提供了基础,较高的线性使得氢键等单键能够自由旋转,增加了声波能量的消耗,且废弃玉米秸秆的结晶度低使得声能易于沿着分子链传播,从而将声能转化为分子链段振动耗散。