纳米纤维吸声降噪研究进展
发布时间：2021-03-24 14:51
为拓宽纳米纤维在声学领域的应用,促进高性能纳米纤维吸声材料的发展,对目前国内外纳米纤维的吸声降噪研究进展进行综述。首先分析了纳米纤维的吸声原理及吸声优势,认为纳米纤维的高比表面积与高孔隙率促进了其对中低频段声波的吸收;其次对影响纳米纤维吸声性能的因素进行了归纳与总结;然后重点阐述了纳米纤维对天然纤维、合成纤维与泡沫等材料吸声性能的影响,认为在常规吸声材料表面复合纳米纤维后可显著提升自身中低频段的吸声性能;最后针对纳米纤维吸声研究中亟待解决的问题以及如何制备绿色高性能的纳米纤维吸声材料进行了展望。
【文章来源】：纺织学报. 2020,41(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
多孔材料吸声示意图
当吸声材料的固有频率与声波频率一致时，会引发强烈的共振现象，振幅和振动速度达到最大值，声能消耗最大。图2为声波引起的纳米纤维膜振动示意图[4]。Kucukali等[5]通过高速摄像机捕捉到聚乙烯醇(PVA)纳米纤维薄膜与铝箔在不同频率声波下的挠度变化发现，纳米纤维薄膜相对于铝箔具有更低的共振频率与更高的共振峰值。高频声波振动速度快，引起空气与材料内壁的热交换更快;低频声波振动速度慢，会绕过材料产生低频绕射现象，引起材料内空气与材料间的相对轻微运动，声能消耗不明显，所以常规多孔吸声材料具有良好的高频吸声性能，但中低频吸声能力较差。纳米纤维有高于普通纤维100～10 000倍的比表面积与孔隙率[6]。高比表面积增加了声波与纤维的作用面积，使中低频段声波与纤维表面的碰撞消耗更加容易，从而可提高中低频段的吸声性能。
纳米纤维通常是比较致密的二维平面结构，通过材料改性和工艺创新可制备具有稳定的三维空间结构的纤维体，从而进一步提升其吸声性能。Chang等[2]通过2个极性相反的单针产生带电射流加以向上的热气流辅助制备出柔软、富有弹性、高孔隙率(95%)的三维纳米纤维(见图3)。结果表明，该三维纳米纤维在全频段吸声能力明显优于商业棉，频率为400 Hz时吸声系数达到0.5，频率为800 Hz时吸声系数达到0.95，具有优良的中低频吸声能力。Cao等[24]通过交联技术制备了结构稳定、回弹性好的三维海绵状轻质改性聚苯乙烯(PS)纳米纤维吸声材料(见图4)，其在500～1 000 Hz频段吸声系数明显高于非织造布毡和三聚氰胺泡沫，频率为800 Hz时吸声系数高于0.9。图4 交联PS纳米纤维回弹性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维类吸声材料的研究进展[J]. 彭敏,赵晓明. 材料导报. 2019(21)
[2]声频工程中共振吸声材料特性及应用[J]. 丁雷. 电声技术. 2019(05)
[3]Light Electrospun Polyvinylpyrrolidone Blanket for Low Frequencies Sound Absorption[J]. Joshua Avossa,Francesco Branda,Francesco Marulo,Giuseppe Petrone,Stefano Guido,Giovanna Tomaiuolo,Aniello Costantini. Chinese Journal of Polymer Science. 2018(12)
[4]熔体微分静电纺丝纳米纤维高效绿色制备技术[J]. 陈明军,张有忱,李好义,阎华,马东明,丁玉梅,陈宏波,杨卫民. 北京化工大学学报(自然科学版). 2018(05)
[5]羊毛及其混合纤维非织造材料的吸声性能[J]. 栾巧丽,邱华,成钢,刘晓燕. 纺织学报. 2017(03)
[6]纳米纤维毡复合材料制备及其吸声性能研究[J]. 邹亚玲,石琳,周颖,姚理荣. 产业用纺织品. 2014(09)
[7]熔体静电纺丝技术研究进展[J]. 杨卫民,李好义,吴卫逢,丁玉梅. 北京化工大学学报(自然科学版). 2014(04)
[8]高分子吸声材料吸声性能与粘弹性之间的关系[J]. 浦文婧,李效东,王清华. 高分子材料科学与工程. 2011(12)
[9]SOUND ABSORPTION BEHAVIOR OF ELECTROSPUN POLYACRYLONITRILE NANOFIBROUS MEMBRANES[J]. 徐坚. Chinese Journal of Polymer Science. 2011(06)
[10]汽车内饰材料的吸声性能[J]. 杜兆芳,胡凤霞,赵淼淼,黄芙蓉,王少松,王安洋. 纺织学报. 2011(06)
本文编号：3097916
【文章来源】：纺织学报. 2020,41(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
多孔材料吸声示意图
当吸声材料的固有频率与声波频率一致时，会引发强烈的共振现象，振幅和振动速度达到最大值，声能消耗最大。图2为声波引起的纳米纤维膜振动示意图[4]。Kucukali等[5]通过高速摄像机捕捉到聚乙烯醇(PVA)纳米纤维薄膜与铝箔在不同频率声波下的挠度变化发现，纳米纤维薄膜相对于铝箔具有更低的共振频率与更高的共振峰值。高频声波振动速度快，引起空气与材料内壁的热交换更快;低频声波振动速度慢，会绕过材料产生低频绕射现象，引起材料内空气与材料间的相对轻微运动，声能消耗不明显，所以常规多孔吸声材料具有良好的高频吸声性能，但中低频吸声能力较差。纳米纤维有高于普通纤维100～10 000倍的比表面积与孔隙率[6]。高比表面积增加了声波与纤维的作用面积，使中低频段声波与纤维表面的碰撞消耗更加容易，从而可提高中低频段的吸声性能。
纳米纤维通常是比较致密的二维平面结构，通过材料改性和工艺创新可制备具有稳定的三维空间结构的纤维体，从而进一步提升其吸声性能。Chang等[2]通过2个极性相反的单针产生带电射流加以向上的热气流辅助制备出柔软、富有弹性、高孔隙率(95%)的三维纳米纤维(见图3)。结果表明，该三维纳米纤维在全频段吸声能力明显优于商业棉，频率为400 Hz时吸声系数达到0.5，频率为800 Hz时吸声系数达到0.95，具有优良的中低频吸声能力。Cao等[24]通过交联技术制备了结构稳定、回弹性好的三维海绵状轻质改性聚苯乙烯(PS)纳米纤维吸声材料(见图4)，其在500～1 000 Hz频段吸声系数明显高于非织造布毡和三聚氰胺泡沫，频率为800 Hz时吸声系数高于0.9。图4 交联PS纳米纤维回弹性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维类吸声材料的研究进展[J]. 彭敏,赵晓明. 材料导报. 2019(21)
[2]声频工程中共振吸声材料特性及应用[J]. 丁雷. 电声技术. 2019(05)
[3]Light Electrospun Polyvinylpyrrolidone Blanket for Low Frequencies Sound Absorption[J]. Joshua Avossa,Francesco Branda,Francesco Marulo,Giuseppe Petrone,Stefano Guido,Giovanna Tomaiuolo,Aniello Costantini. Chinese Journal of Polymer Science. 2018(12)
[4]熔体微分静电纺丝纳米纤维高效绿色制备技术[J]. 陈明军,张有忱,李好义,阎华,马东明,丁玉梅,陈宏波,杨卫民. 北京化工大学学报(自然科学版). 2018(05)
[5]羊毛及其混合纤维非织造材料的吸声性能[J]. 栾巧丽,邱华,成钢,刘晓燕. 纺织学报. 2017(03)
[6]纳米纤维毡复合材料制备及其吸声性能研究[J]. 邹亚玲,石琳,周颖,姚理荣. 产业用纺织品. 2014(09)
[7]熔体静电纺丝技术研究进展[J]. 杨卫民,李好义,吴卫逢,丁玉梅. 北京化工大学学报(自然科学版). 2014(04)
[8]高分子吸声材料吸声性能与粘弹性之间的关系[J]. 浦文婧,李效东,王清华. 高分子材料科学与工程. 2011(12)
[9]SOUND ABSORPTION BEHAVIOR OF ELECTROSPUN POLYACRYLONITRILE NANOFIBROUS MEMBRANES[J]. 徐坚. Chinese Journal of Polymer Science. 2011(06)
[10]汽车内饰材料的吸声性能[J]. 杜兆芳,胡凤霞,赵淼淼,黄芙蓉,王少松,王安洋. 纺织学报. 2011(06)
本文编号：3097916
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