一、多孔材料吸聲機(jī)理

　　聲波入射到多孔材料表面時(shí)產(chǎn)生吸聲現(xiàn)象。當(dāng)聲波入射到材料表面時(shí)，一部分在材料表面上反射，一部分則透射到材料內(nèi)部向前傳播。在傳播過(guò)程中，引起小孔或間隙中的空氣運(yùn)動(dòng)，同形成孔壁的固體筋絡(luò)發(fā)生摩擦，由于黏滯性和熱傳導(dǎo)效應(yīng)將聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏�耗散掉。聲波在剛性壁反射后，�?jīng)過(guò)材料回到其表面時(shí)，一部分聲波透射回空氣中，一部分又反射回材料內(nèi)部。

　　聲波的這樣反復(fù)傳播運(yùn)動(dòng)過(guò)程，就是能量不斷轉(zhuǎn)換耗散的過(guò)程，如此反復(fù)，直至平衡。這樣，材料就吸收了一定百分比的入射聲能，這個(gè)百分比數(shù)值即是我們前面所講的吸聲系數(shù)。

　　在整個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，主要是黏滯性和熱傳導(dǎo)效應(yīng)在起作用。黏滯性摩擦，使聲能轉(zhuǎn)換為熱能，使得微觀局部溫度上升，而熱傳導(dǎo)效應(yīng)則及時(shí)地把溫度上升的熱量傳走，為黏滯性進(jìn)一步轉(zhuǎn)變聲能為熱能創(chuàng)造條件。兩種效應(yīng)的相互作用，使得多孔材料有效地耗散了入射聲能，這也就是多孔材料吸聲的機(jī)理所在。

　　二、多孔材料的應(yīng)用及其影響吸聲性能的因素

　　理論和試驗(yàn)兩方面都表明，對(duì)多孔吸聲材料采用不同的處理方法，例如，改變其密度、厚度等都可以影響材料的吸聲特性。同樣，不同的環(huán)境條件，例如，溫度、濕度和變化也可能改變材料的吸聲特性。其中主要的影響因素有材料厚度、密度、背后空氣層、護(hù)面層、材料表面處理、溫度和濕度等。

　　（1）材料厚度的影響

　　大多數(shù)多孔吸聲材料的吸聲系數(shù)是隨著頻率的增加而增加，中、高頻區(qū)域的吸聲性能一般要優(yōu)于低頻區(qū)域。當(dāng)材料厚度增加時(shí)，高頻區(qū)域的吸聲系數(shù)沒(méi)有增加而中、低頻區(qū)域的吸聲系數(shù)卻有明顯提高，擴(kuò)大了材料的有效吸聲頻率范圍。這和前面的理論分析也是一致的，即是改善低頻區(qū)域吸聲效果，需要增加材料厚度。在實(shí)際選用多孔材料厚度時(shí)，應(yīng)主要考慮中、低頻區(qū)域吸聲特性。

　　（2）材料密度的影響

　　吸聲材料密度的變化，也要影響到材料的吸聲特性。低中頻范圍，容重大的，吸聲系數(shù)要稍高一些；而在高頻區(qū)域其結(jié)果相反，容重小的，吸聲系數(shù)稍高，在其他厚度條件下做類似試驗(yàn)，其變化趨勢(shì)也是如此。實(shí)際應(yīng)用效果表明，容重過(guò)大、過(guò)小對(duì)材料的吸聲特性均有不良影響。在一定的使用條件下，每種材料的容重有一個(gè)最佳值范圍。

　　（3）材料背后空氣層的影響

　　材料背后有無(wú)空氣層，可使材料的吸聲性能有比較明顯的變化。材料吸聲性能的比較，其變化趨勢(shì)和材料增加相應(yīng)厚度所引起的吸聲性能的變化相近似，可以提高低、中頻區(qū)域的吸聲效果。

　　通常，空氣層厚度為1/4波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，相應(yīng)的吸聲系數(shù)最大；而當(dāng)其厚度為1/2波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，吸聲系數(shù)最小。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，為了兼顧聲學(xué)性能和安裝等方面的可能性，一般空氣層厚度為70-100mm，如果需要進(jìn)一步增加改善低頻頻的吸聲特性，可進(jìn)一步增加空氣層厚度。

　　增加材料厚度和在材料后設(shè)置空氣層都可以改善材料在低、中頻區(qū)域的吸聲特性。

　　（4）材料護(hù)面層的影響

　　從聲學(xué)角度講，要求吸聲表面具有良好的透聲性。從聲阻抗講，就是希望表面上的聲阻抗率接近空氣的特性阻抗。

　　一般常用的護(hù)面層有金屬網(wǎng)、穿孔板、玻璃布、塑料薄膜等。經(jīng)常作為保護(hù)層使用的穿孔板，其穿孔率應(yīng)大于25%，否則將對(duì)材料的吸聲性能產(chǎn)生影響，對(duì)高頻吸聲的影響往往是由于護(hù)面板穿孔率不夠引起的。穿孔板影響的一般趨勢(shì)是使材料的吸聲特性向低頻區(qū)域移動(dòng)，尤其是穿孔率低的薄板。

　　有時(shí)為了防潮，采用某些塑料薄膜作為護(hù)面層，這種飾面也同樣影響材料的高頻吸收，對(duì)吸聲系數(shù)影響較大的起始頻率。

　　為了減少薄膜對(duì)有效吸聲頻率范圍的影響，應(yīng)盡量選用質(zhì)輕的塑料膜材料。

　　對(duì)材料表面進(jìn)行粉刷或油漆處理，相當(dāng)于在材料上面增加上一層高流阻的材料，使整個(gè)吸聲特性變壞，特別是在高頻區(qū)域。吸聲性能的變化程度和粉刷或油漆的厚度、涂刷方式有關(guān)。

　　（5）溫、濕度的影響

　　在高溫或低溫條件下使用時(shí)，因溫度變化而變化的聲速將導(dǎo)致聲波波長(zhǎng)的改變，從而使材料的吸聲頻率特性作相對(duì)移動(dòng)，其變化趨勢(shì)一般是溫度提高，吸聲特性向高頻方向移動(dòng)；溫度降低，吸聲特性向低頻方向移動(dòng)。

　　吸濕或含水對(duì)材料的吸聲性能影響較大，材料孔隙內(nèi)的含水量增多導(dǎo)致了孔隙率的降低，隨著含水量的增多，首先是高頻范圍的吸聲系數(shù)下降，當(dāng)含水量繼續(xù)增加，隨之影響范圍向低頻區(qū)域擴(kuò)展。

　　在濕度大的條件下使用吸聲材料時(shí)，應(yīng)注意選用具有一定防潮能力的材料。如防水型超細(xì)玻璃棉等。