多层复合吸声结构的制备与性能研究

    随着社会经济的飞速发展，各种大型机械的广泛应用，家用交通工具的持续增多，噪声已成为继水污染、大气污染之后又一个影响人们生活安全的污染源［1 －2］。由于人们对生活质量要求越来越高，测试环境对精密仪器测量精度影响越来越大，噪声问题显得尤为突出。如何有效地降低并控制噪声，开发在较宽频率范围内具有较高吸声性能的轻质材料成为功能材料和功能结构开发的热点。近年来，为开发这类功能材料，科研工作者对颗粒型多孔材料、成为功能材料和功能结构开发的热点。近年来，为开发这类功能材料，科研工作者对颗粒型多孔材料、金属多孔材料、综合性能优良的高分子吸声材料以及穿孔板、微穿孔板结构进行了广泛研究。

    Zhou H 等［3 －5］对高分子普通颗粒材料、中空型颗粒材料与普通多孔材料的吸声性能及机制进行了系统研究，并构建了高分子颗粒吸声材料的吸声机制 DEM 模型。为了满足其工程应用的需要，开发并研究了高分子颗粒梯度材料及高分子颗粒复合材料，但颗粒型吸声材料很难单独作为工程应用型吸声材料，只能充当吸声结构的填充层。

    国外 W． Pannert 等［6］，国内 Zhang Bo、姜洪武等［7 －8］对金属多孔材料进行了深入的研究，发现其具有高比强度、高能量吸收，优良的导热、电磁屏蔽等，但也存在低频吸声性能差、成本高、工艺条件不易控制等不足。

    自中国著名的声学家马大猷在 20 世纪 70 年代提出穿孔板、微穿孔板理论并构建了其吸声机制模型及其精确解以来，微穿孔板得到了广泛的应用。后续研究工作者从优化设计和工程应用的角度出发，发展了穿孔板及其微穿孔理论，对其实际应用进行了理论方面的深入研究，获得了丰硕的研究成果［9 －11］。

    穿孔板与微穿孔板是充分利用其与后部空腔内的空气层形成共振作用而有效吸声，一般只在特定频段具有良好的吸声性能。这一特定频段与空腔深度密切相关，为使结构在低频段具有良好的吸声性能，空腔深度必须很深; 由于这种结构的吸声性能只发生在较窄的频段，为了拓宽吸声频段，提出了双层微穿孔板理论，但实际运用中存在安装问题。为了解决个问题，在穿孔板的空腔中加入多孔材料，以改变微穿孔板末端的辐射阻抗以及孔腔的声阻抗，从而在较宽的频段内获得较好的吸声性能，有利于实际应用。但这些研究是在微穿孔板后具有空腔的情况下进行的。当后部空腔不存在时，其吸声性能又如何呢?

    目前，综合性能优异的高分子吸声材料获得了广泛应用。高分子聚合物由于具有优良的黏弹性和内阻尼特性，有利于将阻尼与其他吸声机制融于一体，从而改善材料的吸声性能［12 －14］。