吸聲材料

吸聲材料要與周圍的傳聲介質的聲特性阻抗匹配，使聲能無反射地進入吸聲材料，並使入射聲能絕大部分被吸收。

借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而對入射聲能具有吸收作用的材料，超聲學檢查設備的元件之一。

基本介紹

• 中文名：吸聲材料
• 外文名：sound-absorbing material
• 類型：有機纖維材料、無機纖維材料
• 作用：較強的吸收聲能、減低噪聲性能
• 結構：共振吸聲結構或漸變過渡層結構
• 特徵：內部有大量的微孔和間隙

簡介

吸聲材料在套用方式上，通常採用共振吸聲結構或漸變過渡層結構。為了提高材料的內損耗，一般在材料中混入含有大量氣泡的填料或增加金屬微珠等。

在換能器陣的各陣元之間的隔聲去耦、換能器背面的吸聲塊、充液換能器腔室內壁和構件的消聲覆蓋處理、消聲水槽的內壁吸聲貼面等結構上，經常利用吸聲材料改善其聲學性能。

吸聲機理

吸聲材料按吸聲機理分為：

①靠從表面至內部許多細小的敞開孔道使聲波衰減的多孔材料，以吸收中高頻聲波為主，有纖維狀聚集組織的各種有機或無機纖維及其製品以及多孔結構的開孔型泡沫塑膠和膨脹珍珠岩製品。

②靠共振作用吸聲的柔性材料（如閉孔型泡沫塑膠，吸收中頻）、膜狀材料（如塑膠膜或布、帆布、漆布和人造革，吸收低中頻）、板狀材料（如膠合板、硬質纖維板、石棉水泥板和石膏板，吸收低頻）和穿孔板(各種板狀材料或金屬板上打孔而製得，吸收中頻)。

以上材料複合使用，可擴大吸聲範圍，提高吸聲係數。用裝飾吸聲板貼壁或吊頂，多孔材料和穿孔板或膜狀材料組合裝於牆面，甚至採用浮雲式懸掛，都可改善室內音質，控制噪聲。多孔材料除吸收空氣聲外，還能減弱固體聲和空室氣聲所引起的振動。將多孔材料填入各種板狀材料組成的複合結構內，可提高隔聲能力並減輕結構重量。

對入射聲能有吸收作用的材料。吸聲材料主要用於控制和調整室內的混響時間，消除回聲，以改善室內的聽聞條件；用於降低喧鬧場所的噪聲，以改善生活環境和勞動條件（見吸聲降噪）；還廣泛用於降低通風空調管道的噪聲。

多孔吸聲材料

材料分類和特徵

（1）多孔吸聲材料的類型包括：有機纖維材料、麻棉毛氈、無機纖維材料、玻璃棉、岩棉、礦棉，脲醛泡沫塑膠，氨基甲酸脂泡沫塑膠等。聚氯乙烯和聚苯乙烯泡沫塑膠不屬於多孔材料，用於防震，隔熱材料較適宜。

（2）構造特徵：材料內部應有大量的微孔和間隙，而且這些微孔應儘可能細小並在材料內部是均勻分布的。材料內部的微孔應該是互相貫通的，而不是密閉的，單獨的氣泡和 密閉間隙不起吸聲作用。微孔向外敞開，使聲波易於進入微孔內。

（3）吸聲特性主要是高頻，影響吸聲性能的因素主要是材料的流阻，孔隙 ，結構因素、厚度、容重、背後條件的影響。

材料結構

1、穿孔板共振吸聲結構

採用穿孔的石棉水泥、石膏板、硬質纖維板、膠合板以及鋼板、鋁板，都可作為穿孔板共振吸聲結構，在其結構共振頻率附近，有較大的吸收，適於中頻。

2、薄膜吸聲結構

包括皮革、人造革、塑膠薄膜等材料，具有不透氣、柔軟、受張拉時有彈性等特性，吸收共振頻率附近的入射聲能，共振頻率通常在200～1000HZ範圍，最大吸聲係數約為0.3～0.4，一般把它作為中頻範圍的吸聲材料。如果在薄膜的背後空腔內填放多孔材料,這時的吸聲特性取決於膜和多孔材料的種類以及薄膜的裝置方法。

3、薄板吸聲結構

把膠合板、硬質纖維板、石膏板、石棉水泥板等板材周邊固定在框架上，連同板後的封閉空氣層，構成振動系統，其共振頻率多在80～300HZ，其吸聲係數約為0.2～0.5，可以作為低頻吸聲結構。決定薄板吸聲結構的吸聲性能的主要因素有:

（1）薄板質量m的影響 增加板的單位面積重量，一般可以使其共振頻率向低頻移動。而選用質量小的，不透氣的材料如皮革，有利於共振頻率向高頻方向移動。

（2）背後空氣層厚度的影響 改變空氣層的厚度和改變板的質量一樣，共振頻率也會發生變化。在空氣層中填充多孔材料，可使共振頻率附近的吸聲係數有所提高。

（3）板後龍骨構造及板的安裝方式的影響 由於薄板吸聲結構有一定的低頻吸聲能力,而對中高頻吸聲差，因此在中高頻時就具有較強的反射能力。能增加室內聲能的擴散。通過改變龍骨構造何不同的安裝方法，設計出各種形式的反射面，擴散面和吸聲---擴散結構。

5、特殊吸聲結構

（1）簾幕

簾幕是具有通氣性能的紡織品，具有多孔材料的吸聲特性，由於較薄本身作為吸聲材料使用是得不到大的吸聲效果的。如果將它作為簾幕，離開牆面或窗洞一定距離安裝，恰如多孔材料的背後設定了空氣層，因而在中高頻就能夠具有一定的吸聲效果。當它離牆面1/4波長的奇數倍距離懸掛時就可獲得相應頻率的高吸聲量。

（2）空間吸聲體

將吸聲材料作成空間的立方體如：平板形，球形，圓錐形稜錐形或柱形，使其多面吸收聲波，在投影面積相同的情況下，相當於增加了有效的吸聲面積和邊緣效應，再加上聲波的衍射作用，大大提高了實際的吸聲效果，其高頻吸聲係數可達1.40.在實際使用時，根據不同的使用地點和要求，可設計各種形式的從頂棚吊掛下來的吸聲體。

注意問題

根據建築材料的設計要求和吸聲材料的特點，進行材質、造型等方面的選擇和設計。建築上常用的吸聲材料有泡沫塑膠、脲醛泡沫塑膠、工業毛氈、泡沫玻璃、玻璃棉、礦渣棉、瀝青礦渣棉、水泥膨脹珍珠岩板、石膏砂漿（摻水泥和玻璃纖維）、水泥砂漿、磚（清水牆面）、軟木板等，每一種吸聲材料對其厚度、容重、各頻率下的吸聲係數及安裝情況都有要求，應執行相應的規範。建築上套用的吸聲材料一定要考慮安裝效果。

安裝位置

在建築物內安裝吸聲材料，應儘量裝在最容易接觸聲波和反射次數多的表面上，也要考慮分布的均勻性，不必都集中在天棚和牆壁上。大多數吸聲材料強度較低，除安裝操作時要注意之外，還應考慮防水、防腐、防蛀等問題。儘可能使用吸聲係數高的材料，以便使用較少的材料達到較好的效果。

材質的選擇

用作吸聲材料的材質應儘量選用不易燃、不易蟲蛀發霉、耐污染、吸濕性低的材料。由於材料的多孔性容易吸濕、尺寸易發生變形，所以安裝時要注意膨脹問題。

材料的裝飾性

吸聲材料都是裝於建築物的表面。因此，在設計造型與安裝時均應考慮帶它與建築物的協調性和裝飾性。使用裝飾塗料時注意不要將細孔堵塞，以免降低吸聲效果。

材料結構的特徵

多孔性材料有的是用作吸聲材料，頁面的名稱相同—多孔材料，但是在氣孔特徵上則完全不同。保溫材料要求具有封閉的不相互連通的氣孔，而吸聲材料則要求具有相互開放連通的氣孔，這種氣孔越多吸聲效果越好，與此相反，其保溫隔熱效果越差。另外，還要清楚吸聲與隔聲材料的區別。

吸聲材料由於質輕、多孔、疏鬆，而隔聲性能不好，根據聲學原理，材料的密度（kg/m³）越大，越不易振動，則隔聲效果越好。所欲密實沉重的黏土磚、鋼筋混凝土等材料的隔聲效果比較好，但吸聲效果不佳。