摘要：采用吸聲材料是治理噪聲污染的重要方法之一。本文闡述了金屬吸聲材料在實(shí)際使用中的地位和意義。重點(diǎn)介紹了鋁纖維吸聲材料和泡沫金屬鋁吸聲材料的制備工藝、吸聲特性，并提出了多孔吸聲材料的研究發(fā)展方向和趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：吸聲材料 金屬纖維 泡沫金屬

0 引言

噪聲污染已成為當(dāng)代環(huán)境治理過(guò)程中倍受關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，同大氣污染和水污染被列為全球三大污染。隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，使得各地得以迅速發(fā)展，在給人們提供了良好的生活環(huán)境的同時(shí)，噪聲也對(duì)人類造成了巨大的傷害。長(zhǎng)時(shí)間處于高分貝噪音環(huán)境中，會(huì)使人們的身心健康受到嚴(yán)重傷害。治理噪聲污染已成為當(dāng)代急需解決的重要課題。

治理噪聲污染的主要措施是控制噪聲源和采用吸聲材料。目前大多數(shù)是使用吸聲材料進(jìn)行吸聲減噪處理。一般情況下吸聲系數(shù)大于0.2的被稱為吸聲材料，按照吸聲機(jī)理可以分為多孔吸聲材料和共振吸聲材料，多孔吸聲材料具有高頻吸聲系數(shù)大和比重小等特點(diǎn)，但是在低頻時(shí)吸聲系數(shù)低；共振吸聲材料的低頻吸聲系數(shù)高但加工性能較差[1]。眾所周知，目前工程上普遍應(yīng)用的材料大多為多孔材料，例如礦渣棉、玻璃棉、珍珠巖類這些材料，多孔金屬材料相對(duì)應(yīng)用比較少，，但相比多孔非金屬材料，具有剛性好、耐熱、吸聲性能穩(wěn)定等性能能，使得其越來(lái)越受到人們的關(guān)注，常見(jiàn)的多孔金屬材料有金屬纖維和泡沫金屬等。

1 金屬纖維吸聲材料概述

金屬纖維材料是一種新型的高效吸聲材料，不僅可以在高溫高聲強(qiáng)條件下作為減振降噪材料，在腐蝕惡劣的氧化環(huán)境下，吸聲性能也比較好。常見(jiàn)的金屬纖維材料主要有鋁纖維，鋼鐵纖維。

1.1金屬纖維的制造方法

制作金屬纖維的方法有許多，大體上分為切削法，熔抽法和拉拔法[2]。

切削法是以固態(tài)金屬為原料，用刀具切削成纖維屑，該方法生產(chǎn)周期短，成本低但難以得到截面光滑的長(zhǎng)纖維。

熔抽法的基本原理是將金屬加熱到熔融狀態(tài)，在液態(tài)金屬的底部安裝一個(gè)可調(diào)節(jié)流體速度的小孔，給液面施加壓力強(qiáng)迫金屬液迅速噴出，然后采用化學(xué)活性激冷劑或磁場(chǎng)來(lái)穩(wěn)定液流，促進(jìn)其凝固成金屬纖維。

拉拔法可以分為單線拉拔和集束拉拔。單線拉拔出來(lái)的產(chǎn)品表面光滑，尺寸精確，適用于某些特定領(lǐng)域；用集束拉拔可以降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，但因其表面質(zhì)量和拉拔直徑難以得到控制。熔抽法和切削法制得的纖維在市場(chǎng)上應(yīng)用比較廣泛。

1.2金屬纖維的吸聲特性

金屬纖維是一種吸聲性能優(yōu)良的吸聲材料，尤其在中高頻時(shí)性能更佳。對(duì)于高溫水氣等惡劣條件下，吸收以中高頻為主的噪聲時(shí)吸聲效果較為理想。其中應(yīng)用最為廣泛的是鋁纖維，這是因?yàn)殇X纖維材料密度小，用量小，耐蝕性強(qiáng)，易操作，和其他金屬纖維相比優(yōu)勢(shì)明顯，可以作為吸聲減噪較好的材料。鋁纖維在應(yīng)用過(guò)程中，制成鋁纖維吸聲板。鋁纖維板背后的空腔深度對(duì)吸聲效果影響很大，當(dāng)沒(méi)有空腔即與壁面貼實(shí)時(shí)，鋁板的吸聲系數(shù)小于0.2，幾乎不起吸聲效果。隨著空腔厚度的增加，鋁板共振吸聲峰頻率向低頻移動(dòng)，其低頻吸聲性能顯著提高[3]。當(dāng)空腔保持一定時(shí)，不同面密度的鋁板在低頻段的吸聲效果比較相近，低頻時(shí)沒(méi)有吸聲作用，隨著面密度的增加，鋁纖維板的吸聲效果越來(lái)越好。正是其擁有一系列優(yōu)異性能，使得該材料成為當(dāng)今時(shí)代一個(gè)重要研究的領(lǐng)域。

2 泡沫金屬材料概述

泡沫金屬指含有泡沫氣孔的特種金屬材料，是隨著人類科技逐步發(fā)展起來(lái)的新型復(fù)合材料，擁有密度小、隔熱性能好、隔音性能好及能夠吸收電磁波等一系列優(yōu)點(diǎn)[4]，目前泡沫金屬研究已經(jīng)涉及到的金屬有Al、Ni、Cu、Mg等，其中研究最多的是泡沫鋁及其合金[5]。

2.1泡沫金屬的制備方法

伴隨著泡沫金屬的研究，目前的制備方法可以分為直接法和間接法兩種。所謂直接法，就是利用發(fā)泡劑直接在熔融金屬中發(fā)泡。間接法是以高分子發(fā)泡材料為基材，采用沉積法或噴濺法使之金屬化，然后加熱脫出基材并燒結(jié)[4]。

工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的通過(guò)滲流鑄造法來(lái)生產(chǎn)泡沫鋁，這種方法一般制備鋁、鎂、鉛等金屬，該方法采用無(wú)機(jī)或有機(jī)顆粒作為填料粒子，將填料粒子放在金屬模具內(nèi)，在一定壓力下壓制成坯塊。然后進(jìn)行預(yù)熱，通過(guò)上壓、負(fù)壓等方法，使金屬液完全滲入填料粒子間隙內(nèi)，冷卻好后把填料粒子剔除遍可得到泡沫金屬[6]。

2.2泡沫金屬的吸聲特性

泡沫金屬是由連續(xù)的呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的金屬骨架與相互連續(xù)貫通、分布均勻的微孔所組成，在每個(gè)孔的周圍均勻分布著一定數(shù)目的微孔，這種結(jié)構(gòu)能夠讓聲能一旦透入材料內(nèi)部，尤似進(jìn)入迷宮，經(jīng)過(guò)幾次折射后將能量耗完，所以它有較大的吸聲系數(shù)。

以泡沫鋁為例，王芳，王錄才[7]等人測(cè)得不同孔隙率的泡沫鋁吸聲性能不同，孔隙率大的泡沫鋁吸聲性能明顯好于孔隙率小的泡沫鋁。程桂萍，陳宏燈[8]等人研究發(fā)現(xiàn)，隨著孔隙率的不斷增加，泡沫鋁的吸聲系數(shù)先增加后減小，當(dāng)孔隙率達(dá)到75%時(shí)吸聲系數(shù)最大。王斌，何德坪[9]等人將泡沫Al-7Si-0.45Mg壓縮加工后測(cè)其吸聲系數(shù)，其吸聲系數(shù)明顯提高。陸曉軍，黃曉峰[10]等人對(duì)不同孔徑大小的泡沫鋁板的吸聲吸能進(jìn)行了分析，在500Hz以上時(shí)吸聲系數(shù)隨著孔徑的減小而增大。并且將不同孔徑大小的泡沫鋁板組合后，吸聲系數(shù)提高。隨著氣孔均勻分布、孔徑縮小、孔隙率提高，泡沫鋁在各頻段的吸聲系數(shù)均有明顯提高。如今泡沫鋁已經(jīng)成功應(yīng)用于火車發(fā)動(dòng)機(jī)房、聲頻室、施工現(xiàn)場(chǎng)等領(lǐng)域，并取得了非常好的效果[5]。

3 未來(lái)研究展望

隨著人們對(duì)噪聲污染的關(guān)注和重視程度的增加，多孔吸聲材料已廣泛用于吸聲降噪領(lǐng)域。各類吸聲材料，各具特色和使用價(jià)值，多孔材料在高頻時(shí)有比較好的吸聲效果，但在中低頻時(shí)吸聲效果不佳。未來(lái)吸聲材料發(fā)展的趨勢(shì)應(yīng)是如何采用新方法、新材料、新工藝來(lái)最大程度的實(shí)現(xiàn)吸聲材料吸聲性能的提高，并且根據(jù)不同的場(chǎng)合需求設(shè)計(jì)出適合的吸聲材料。

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[9] 王斌，何德坪等. 泡沫鋁合金的壓縮性能、流通能力及聲學(xué)性能[J]. 東南大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，28（4）：136.

[10]陸曉軍，黃曉峰等.泡沫鋁板組合與配置對(duì)吸聲特性的影響[J].吉林工業(yè)大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，1999，29（96）：48-51.

作者簡(jiǎn)介：

張磊 （1995.12--） 性別，男，陜西西安人，本科在讀.endprint