共振式吸声材料及多孔吸声材料
共振式吸声材料及多孔吸声材料
声学材料在建筑、工业、交通等领域有着广泛的应用，其中共振式吸声材料和多孔吸声材料是两种常见的类型。本文将详细介绍这两种材料的原理和应用。
共振式吸声材料
1. 亥姆霍兹共鸣器原理的穿孔板
穿孔板是典型的亥姆霍兹共鸣器原理的吸声结构，由脖子和空腔组成。脖子内的空气柱可视为活动质量，空腔等效为弹簧，脖子的壁面产生粘滞阻尼作用，因此共鸣器可视为一个质量弹簧系统。当系统达到共振频率时，空气柱运动最为激烈，能量耗散最大，吸声系数达到最高值。空气腔的体积越大，结构的吸声频率越低，但同时频率越低带宽越窄。
2. 微穿孔板
微穿孔板结构是由亥姆霍兹共鸣器原理发展而来的，1975年由我国声学科学家马大猷教授提出。结构由一层微穿孔板和背后空腔组成，由于该结构的孔在毫米级以下，使得小孔的粘滞作用增加，获得更大的声阻与空气特性阻抗进行匹配，同时吸声频带也进一步拉宽。在实际工程应用中常使采取串、并联结构和双层微穿孔板使用，此种配合使得材料获得多个吸声峰值。
3. 扩散吸声体
该结构由一维的槽或二维的腔体组成，空腔的深度根据二次余数序列的不同而不同。当声波入射到刚性腔底反射回开口处，反射声波与刚进入腔体的声波相位差足够大时，会使反射声波产生显著的散射。该结构单元之间的气流流动造成的损耗要远大于空腔内部的损耗，通过在吸收器开口处铺设丝网或孔板的声组层会产生一定的宽度的吸声能力。
多孔吸声材料
1. 纤维多孔材料
包括有机纤维材料和无机纤维材料。有机纤维如：植物纤维、动物毛发纤维及聚酯纤维；无机纤维如：玻璃棉、岩棉。此类材料具有一定的中高频吸声系数。
2. 泡沫多孔材料
此类材料具有孔隙率高、密度低、低成本优点。主要包括金属泡沫多孔和化工泡沫多孔材料，金属泡沫多孔材料有：泡沫铝、泡沫铁、泡沫铜及其他合成金属；化工泡沫多孔材料有：聚氨酯、聚苯乙烯、聚氨乙烯和脲醛泡沫等，材料内部包含空腔和各种结构的孔使得其具有一定的宽频吸声系数。通过改变泡沫材料的化学成分和优化配方，可调节泡沫材料的微观结构和吸声性能。
3. 金属多孔材料
一种均质的弹性多孔物质，是用一定的工艺方法，将一定质量的、拉伸开的、螺旋状态的金属丝有序地排放在冲压（或碾压）模具中，然后用冷冲压方法而成型的纤维状金属材料。其结构在高温环境下仍具有一定的吸声能力。