不锈钢纤维多孔材料的吸声性能

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不锈钢纤维多孔材料的吸声性能

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文章从多方面进行深入分析不锈钢纤维的厚度、孔隙率、后空腔深度、丝径等对吸声性能的影响。通过研究发现，孔隙率、厚度、丝径不同程度的增大会导致平均吸声系数和吸声性能不同程度的提高。空腔深度的增加虽然会带来低频吸声性能的提高，但是也会导致吸收谷的出现。相对于人造毛毡的吸声性能来说，不锈钢纤维具有比其更好地吸声性能。关键词：不锈钢纤维材料；吸声性能；多孔材料

不锈钢纤维多孔材料的概念

不锈钢纤维多孔材料，主要研究了在50-100μm范围内，得到了温度对材料吸声性能的影响规律，更加严谨和细致的分析了不锈钢纤维材料对于吸声性能的影响。本文对不锈钢超细纤维制作多孔吸声材料的厚度及孔隙率等问题对吸声系数的影响范围进行了详细的探究和分析。

不锈钢纤维多孔材料孔径与吸声性能的关系

当不锈钢纤维的丝径扩大时，其吸声指数先升后降，但幅度不会太大，开始频率偏向起始频率向高频。当丝径的直径为5-6μm时，相对应的孔的直径减小，可有效地阻挡声音的传播，但孔小的材料牺牲性能较差；当丝径为直径为11-12μm时，这时孔的大小正适宜，声波能成功的进入到材料中进而被消耗；当丝样的径长为22μm时，这个时候的孔径就会比较大，声波就能够顺利的进入材料中，但是被耗散的声波性能却不及12μm的径长。总的来说，12μm的平均吸声系数是三者之中最大，起始频率最低，吸声频带很宽，平滑。通过详细的数据分析使不锈钢纤维多孔材料孔径与吸声性能的关系更加直观清晰，一目了然。

针对不同的频率范围来说，每种孔隙度样品的吸声性能也相对不同，样品的孔径越小，吸收中频声音的效果越强，高频的越弱。对于材料孔隙度过低的样品来说，虽然其能够在某种程度上对低频吸声性能得到一些改善，但是声波却十分不容易进入到材料内部，总体的吸声性能也不尽如人意。

后腔深度对结构吸声性能的影响

由于平均吸声系数得到了提高，起始频率可能会像低频方向移动，造成后腔深度的增加，这样做可以较大程度上提高材料对中低频音频的吸收性能，但是对于中高频出现来讲吸声性能却因为吸声谷而大幅度下降。为了提高噪音吸收率，在材料背后设置了空气层，这样一来类似于微穿孔板吸声体结构，空腔深度大大增大，材料的抗性得到提高，有效地提高了对中低频噪音的吸收率，产生了双吸收峰的作用。

不锈钢纤维与毛毡的吸声比较

人造毛毡和不锈钢纤维都有很宽的吸声频带，但是不锈钢纤维平均吸声系数却远远大于人造毛毡。造成不锈钢的具有更好的吸声性能的主要原因在于其具有合理的孔隙率，具有有更宽的吸声频带和更高的吸声系数。

材料的薄厚直接影响到不锈钢纤维，材料越厚，吸收声波效果越强，吸收声波频率范围越大，结合孔隙率，10-20毫米为最佳选择。同时纤维直径对吸声有影响，结合全方面因素考虑，要想吸声性能达到最好，要求材料厚度10毫米，孔隙率85%，丝径12微米，开始频率为512赫兹，吸声系数平均67%。

纤维直径对吸声性能的影响

分别拿纤维直径为50 μm和100 μm的样品，在同等孔隙度和透气性的条件下进行对低频率声音的吸收的比较，发现对高频声音的吸收性能较好。不锈钢纤维多孔材料在吸声峰频率范围内时比在吸声谷频率范围内的吸声系数要高很多那么吸声谷和吸声峰又是怎么产生的呢？原理是这样的，当距离刚性壁面1/4波长处的声压为零时空气质点能够达到最大的振动速度，当使用的材料背面空腔深度等于1/4波长的奇数倍时，材料所引起的摩擦阻尼耗损的声能，这时的产生的频率可以使吸声系数到达最大值。当离刚性壁面1/2波长处时，质点振动速度会变为零，此时的声压达到最大值，相同的材料能够达到的吸声系数就会变为最小。以上这些能够证明吸声谷和吸声峰的出现频率以及出现不仅受孔隙度影响还受纤维直径的影响。上述事实表明，纤维的直径越大，材料的中低频吸声性能越好。

具体的实验操作

将316升的不锈钢纤维当作制作孔隙大小不同的多孔吸声材料的原料。纤维的直径为100和50 微米。以下是实验的操作流程：以60毫米为标准，将不锈钢纤维裁剪成段，并将处理后的纤维平铺在模型器具里，进行煅烧，烧结后按25毫米和10毫米的厚度压制定型，之后将样品再加工成直径为29毫米和100毫米的吸声材料。

结论

通过对不锈钢纤维材料吸声性能的研究，我们能够得到以下的实验结论：

a材料的纤维直径、厚度和孔隙度等因素对材料的吸声效果有影响，当纤维直径、孔隙度和厚度向不同方向发展时，即孔隙度越小而其他两项的值越大时，材料对中低频的声音吸收效果就会越显著。

b不锈钢纤维多孔材料对中低频声音的吸收效果与声音频率成正比，但当声音频段过高时又会出现起伏不定。吸声谷和吸声峰的声音频率受纤维直径、材料的孔隙度等多方面因素的影响。

c当材料纤维的直径变大而孔隙变窄时，吸收的声波会移向低频。

参考：

［1］刘惠玲.环境噪声控制［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002.

［2］王滨生，张建平.泡沫金属吸声材料制备及吸声性能的研究［J］.化学工程师， 2005（6）： 15？18.

［3］张守梅，曾令可，黄其秀，黄浪观.环保吸声材料的发展及展望［J］.陶瓷学报， 2002， 23（1）： 56？6