Rozwój porowatych materiałów dźwiękochłonnych

1. Historia materiałów dźwiękochłonnych

Ludzie od dawna zdali sobie sprawę, że tkaniny mogą skutecznie blokować dźwięk, więc od czasów prehistorycznych po egipskie, a nawet rzymskie, ludzie używali tkanin, trzciny, siana itp. jako materiałów pochłaniających dźwięk-w celu wyeliminowania echa i odporności na hałas. ludzie czują się bardziej komfortowo. Materiały te są zasadniczo materiałami z włókien organicznych, a niewielkie odstępy między nimi sprawiają, że są to materiały pochłaniające naturalne dźwięki-, a materiały z włókien organicznych pochłaniające dźwięk- nadal odgrywają swoją rolę do dziś.

W czasach starożytnych wiele krajów i narodów dokonało wielkich osiągnięć w badaniach nad akustyką i zgromadziło duże doświadczenie, ale badania nad materiałami pochłaniającymi dźwięk- zawsze były ograniczone. Badania naukowe nad materiałami dźwiękochłonnymi- są ściśle związane z teorią projektowania akustycznego wnętrz. Wreszcie w 1898 r. WC Sabin stworzył teorię pogłosu i wskazał, że pochłanianie dźwięku odgrywa decydującą rolę w pogłosie pomieszczenia, a rozwój materiałów pochłaniających dźwięk- wszedł w nową erę.

Od 1910 do 1915 współpracował z firmą, najpierw rozwijając porowatą ceramikę, a później porowatą cegłę dla kościoła św. Tomasza i kościoła Riverside w Nowym Jorku. Aby „zmaksymalizować miękkość i bogactwo brzmienia organów”, zasugerował użycie w pokoju muzycznym grubości 1-cala z filcu i drucianych płyt rozmieszczonych w odstępach 1/4 cala; aby pochłaniać niskie częstotliwości, zasugerował użycie bardzo cienkiej wewnętrznej okładziny z drewna o grubości 1 cala. Można powiedzieć, że położył podwaliny pod nowoczesne badania akustyki pomieszczeń.

akustyka mojego kraju rozpoczęła się w 1929 roku. Po tym, jak profesor Ma Dayou założył Laboratorium Badań Akustycznych w 1957 roku, badania nad akustyką w moim kraju poczyniły znaczne postępy. Pod kierownictwem profesora Ma Dayou mój kraj zaproponował teorię mikro-perforowanego korpusu pochłaniającego-dźwięki i opracował mały tłumik-otworowy, aby skutecznie zredukować hałas przepływu powietrza. I ustanowił prawo ciśnienia hałasu przepływu powietrza. Położyła solidne fundamenty pod rozwój akustyki w moim kraju.

W latach pięćdziesiątych zaczęto studiować psychologię dźwięku. Od efektu Haasa w 1951, słyszenie obuuszne pod koniec lat 60

Od koncepcji i wskaźników, takich jak przejrzystość i binauralny współczynnik korelacji IACC, zaproponowanych w latach 70., teorie te dostarczają wiarygodnego wsparcia teoretycznego dla precyzyjnego rozmieszczenia materiałów pochłaniających-dźwięki. W tym okresie badania nad materiałami pochłaniającymi dźwięk-zaczęły być dogłębne i skrupulatne-. Badanie materiałów pochłaniających dźwięk obejmuje również inne właściwości poza właściwościami dźwiękowymi. Czynniki takie jak właściwości mechaniczne, termiczne i optyczne materiałów, odporność na wilgoć, ognioodporność, konserwacja, konstrukcja i efekty artystyczne materiałów oraz dobór i miejsce montażu materiałów dźwiękochłonnych stają się coraz bardziej precyzyjne. W projekcie teatralnym publiczność jest również szczegółowo badana jako duży pochłaniacz dźwięku.

Zgodnie z charakterystyką dźwięku materiałów sypkich i porowatych, ludzie stworzyli materiały-pochłaniające dźwięk, a mianowicie materiały porowate-pochłaniające dźwięk. Materiały porowate są obecnie najczęściej używanymi materiałami pochłaniającymi-dźwięki. Jego rodzaje obejmują nieorganiczne i organiczne włókniste, porowate materiały pochłaniające dźwięk-. materiały, pianki-podobne do porowatego dźwięku-materiały pochłaniające dźwięk, ziarniste porowate materiały-pochłaniające dźwięk itp. Wraz z rozwojem i innowacjami w zakresie akustyki i technologii, dedykowane badania pracowników akustyków i rozwój rynku, pojawią się nowe porowate materiały pochłaniające-dźwięki. Obecnie porowate materiały dźwiękochłonne- są szeroko stosowane w salach konferencyjnych, salach koncertowych, audytoriach i innych budynkach o wysokich wymaganiach dźwiękowych.

2. Zasada porowatych materiałów dźwiękochłonnych

Tak zwany -porowaty materiał-pochłaniający dźwięk polega na tym, że ten rodzaj materiału składa się z litych żeber i mikroporów lub szczelin. Porowate materiały pochłaniające dźwięk- mają dużą liczbę połączonych ze sobą mikroporów lub szczelin, a pory są małe i równomiernie rozmieszczone w materiale, otwierając się na zewnątrz i wnikając głęboko do wnętrza materiału. Mechanizm pochłaniania dźwięku polega na tym, że gdy fala dźwiękowa pada na powierzchnię materiału, część jej odbija się od powierzchni materiału, a druga część przenika do wnętrza materiału i rozchodzi się do przodu. Tarcie występuje na ścianie żebra lub otworu, a energia dźwięku jest przekształcana w energię cieplną i rozpraszana dzięki efektowi lepkości i przewodzenia ciepła. Po odbiciu fali dźwiękowej od sztywnej ściany, po przejściu przez materiał i powrocie na powierzchnię, część fali dźwiękowej jest przekazywana do powietrza, a część fali dźwiękowej jest odbijana z powrotem do materiału. Powoduje, że materiał pochłania część energii dźwięku. Fale dźwiękowe o wysokiej-częstotliwości mogą przyspieszyć drgania cząsteczek powietrza w szczelinie, a także przyspieszona zostaje wymiana ciepła między powietrzem a ścianą otworu. To sprawia, że ​​materiał porowaty ma dobre właściwości pochłaniania dźwięku o wysokiej częstotliwości.

3. Klasyfikacja porowatych materiałów dźwiękochłonnych-pochłaniających dźwięk

Porowate materiały pochłaniające-dźwięk mają lepsze efekty-pochłaniające dźwięk i są najczęściej używanymi materiałami pochłaniającymi-dźwięk. Początkowo materiały te były głównie materiałami organicznymi, takimi jak konopie i bawełna, a obecnie są to głównie wełna szklana i wełna mineralna.

3.1 Materiały włókniste

Materiały włókniste dzielą się głównie na organiczne włókna dźwiękochłonne-materiały dźwiękochłonne i nieorganiczne materiały dźwiękochłonne-w zależności od ich właściwości fizycznych i wyglądu.

3.1.1 Materiały z włókien organicznych

Tradycyjne materiały pochłaniające dźwięk-z włókien organicznych mają dobre właściwości pochłaniania-dźwięków w zakresie średnich i wysokich częstotliwości i dzielą się z grubsza na włókna zwierzęce i włókna roślinne. Materiały z włókien zwierzęcych obejmują głównie filc i dywan z czystej wełny, które charakteryzują się dobrą wydajnością pochłaniania dźwięku i wspaniałym efektem dekoracyjnym, ale są drogie i rzadko używane. Materiały z włókien roślinnych, takie jak organiczne materiały z włókien naturalnych, takie jak płyta pilśniowa z trzciny cukrowej, płyta pilśniowa z drewna, płyta pilśniowo-cementowa i materiały z włókien chemicznych, takie jak włókno akrylonitrylowe, włókno poliestrowe, melamina itp., ale materiały te mają słabą ognioodporność, odporność na korozję, i odporność na wilgoć. , zastosowanie jest ograniczone warunkami środowiskowymi.

3.1.2 Materiały z włókien nieorganicznych

Materiały z włókien nieorganicznych obejmują głównie wełnę kamienną, wełnę szklaną, wełnę żużlową i wełnę z włókna krzemianowo-aluminiowego itp. Ze względu na dobrą wydajność pochłaniania dźwięku, niewielką wagę, brak ćmy, gnicia, spalania, starzenia itp. stopniowo zastąpiły tradycyjne materiały pochłaniające dźwięk z naturalnych włókien,- są szeroko stosowane w inżynierii akustycznej. Jednakże, ponieważ włókno jest kruche i łatwe do złamania, powstały proszek włókien będzie unosił się w powietrzu, a powstały pył będzie drapał skórę, zanieczyszczał środowisko i utrudniał oddychanie, co jest jego wadą w zastosowaniu. W porównaniu z syntetycznymi włóknami organicznymi, włókna szklane i włókna naturalne nie ulegają łatwemu starzeniu, co kiedyś było zaletą materiału z włókna szklanego, ale z punktu widzenia ochrony środowiska materiał nie jest łatwy do degradacji, więc ostatecznie stanie się stałe odpady. wtórne zanieczyszczenie środowiska.

3.2 Materiał piankowy

Materiały piankowe obejmują głównie piankowy plastik ryżowy, piankowy plastik poliuretanowy, szkło piankowe i gazobeton. W zależności od różnych form komórkowych materiałów piankowych można je podzielić na komórki zamknięte, otwarte i pół-otwarte. Pianki zamkniętokomórkowe-komórkowe nazywane są piankami zamknięto-komórkowymi, te, które są ze sobą połączone, nazywane są piankami otwartymi-, a te, które są połączone i zamknięte, są pół -otwarte-pianki komórkowe.

3.2.1 Pianki o zamkniętych komórkach

Pianka metalowa o strukturze zamkniętych-komórek jest reprezentowana przez spienione aluminium o zamkniętych- komórkach. Współczynnik pochłaniania dźwięku spienionego aluminium o zamkniętych-komórkach jest stosunkowo niski, ponieważ fale dźwiękowe mają trudności z dotarciem do wnętrza porów i oddziaływaniem z nimi. Jest tylko kilka pęknięć i mikroporów. Nie może być używany jako dobry materiał pochłaniający-dźwięk.

3.2.2 Pół-Pianki o otwartych komórkach

Pół-otwarte-komórki pianki aluminiowej można przygotować przez wysoko-infiltrację, a podczas jej przygotowania oczekiwaną łączność porów można uzyskać, kontrolując parametry przygotowania.

3.2.3 Pianki o otwartych komórkach

Porowatość i kształt porów można kontrolować, kontrolując kształt i rozmiar cząstek, a także można wytwarzać materiały o wysokiej-porowatości. Ponieważ materiał piankowy o otwartych-komórkoch ma złożoną strukturę kanałów i szorstkie wewnętrzne puste przestrzenie, ma wysoki opór przepływu, dlatego pianki o otwartych-komórkoch mają wysoki opór przepływu. Ogólna wydajność pochłaniania dźwięku przez komórkową piankę aluminiową jest znacznie lepsza niż w przypadku zamkniętych komórek.

3.3 Materiały cząsteczkowe

Materiały ziarniste dzieli się głównie na bloki i płyty. Bloki obejmują głównie cegły pochłaniające dźwięk-żużel, cegły pochłaniające dźwięk z ekspandowanego perlitu-i cegły pochłaniające dźwięk z terakoty-, które są najczęściej używane w tłumikach o dużych przekrojach murowanych. Płyta zawiera głównie ekspandowany perlit dźwiękochłonny-pochłaniający płytę dekoracyjną, która jest lekka, nie-niepalna, zachowująca ciepło, izolująca cieplnie io niskiej wytrzymałości. Jednak efekt pochłaniania dźwięku przez materiały ziarniste jest stosunkowo słaby, dlatego są one zwykle używane w sytuacjach o wysokich wymaganiach dotyczących odporności na wilgoć i ochrony przeciwpożarowej.

3.4 Materiały metalowe

Porowate materiały dźwiękochłonne-wyprodukowane z proszków metali jako surowców to nowe materiały-pochłaniające dźwięk, które pojawiły się w ostatnich latach, takie jak produkowane w Japonii panele dźwiękochłonne z metalu Carrom-. Jego zaletą jest to, że ma wytrzymałość metalu i można go giąć i ciąć za pomocą prostych narzędzi. Ale większość z tych materiałów jest cienka i musi polegać na wnęce z tyłu.

4. Perspektywy na przyszłość

Teraz, po zbadaniu zależności między kształtem powierzchni materiału-pochłaniającego dźwięk a współczynnikiem pochłaniania dźwięku, ludzie wynaleźli klinowy materiał porowaty-pochłaniający dźwięk-, który może poprawić pochłanianie dźwięku i straty transmisji w określonym paśmie. Włókna pochłaniające dźwięk-materiały zaczęły wykazywać dużą żywotność ze względu na ich taniość, a materiały pochłaniające dźwięk-cząstki- również zaczęły odgrywać swoją trwałą zaletę w specjalnych środowiskach.

Aby zastąpić materiały pochłaniające dźwięk-z włókien mineralnych, które są szkodliwe dla zdrowia, Niemcy opracowały najpierw mikro-płytę perforowaną — zieloną i wydajną strukturę pochłaniającą dźwięk-rezonans. Ma szerokie perspektywy zastosowania w kontroli hałasu w przemyśle, zwłaszcza w środowiskach ekstremalnych o wysokiej temperaturze, dużym natężeniu dźwięku lub w środowiskach specjalnych o wysokich wymaganiach czystości, będzie więc również kierunkiem badawczym, który będzie się rozwijał w przyszłości, zwłaszcza ekspansja pochłaniania hałasu. Badania nad pasmem akustycznym i hałasem o niskiej-częstotliwości, zastosowanie różnych materiałów lub mikro-struktur pochodnych-elastycznej wiązka rur perforowana struktura pochłaniania dźwięku oraz opracowanie mikro{{6 }}perforowane płyty i konstrukcje w różnych proporcjach środowiskowych

Takie jak zastosowania w wysokich temperaturach, wysokim natężeniu dźwięku i innych środowiskach, ma szeroki zakres perspektyw zastosowań.

Wraz z rozwojem społeczeństwa ludzie mają coraz wyższe wymagania dotyczące jakości środowiska akustycznego. Pojedynczy materiał dźwiękochłonny- nie spełnia już wymogów ochrony środowiska i wysokiej-pochłaniania dźwięku. Wśród stałych odpadów przemysłowych należy wzmocnić badania nad przygotowaniem materiałów dźwiękochłonnych-z odpadów stałych masowych, takich jak żużel wielkopiecowy, popiół lotny, skała płonna węglowa oraz możliwość przygotowania dźwięku- pochłanianie materiałów z żużla stalowniczego, proszku przeróbczego, odpadów budowlanych itp. jako surowców powinno być dalej badane. , aby zrealizować tanie-przygotowanie i przemysłowe zastosowanie materiałów dźwiękochłonnych-.

W przyszłości w centrum zainteresowania znajdą się „przyjazne dla środowiska” i „bezpieczne” materiały akustyczne. Eko-ochrona środowiska i zrównoważony rozwój są przedmiotem odnowy architektonicznej w nowym stuleciu, a także głównym przedmiotem globalnych badań w XXI wieku. Wytwarzanie materiałów dźwiękochłonnych-, które są nieszkodliwe dla ludzkiego organizmu, nadają się do recyklingu i są bardzo wydajne, ma dobre perspektywy zastosowania. Jednocześnie należy zwrócić uwagę na estetykę wykonania produktu, aby dźwiękochłonny materiał- był zarówno praktyczny, jak i ozdobny.