常用的多孔吸声材料有玻璃棉矿渣棉等无机

环境噪声污染自20世纪70年代以来被称为城市环境问题的四大公害之一，严重地危害人们的身心健康。为了减少噪声对人们身心健康危害，控制噪声污染的材料被大量使用，常用的是吸声材料、隔声材料、阻尼降噪材料等。普通房间的内表面，一般是由平整坚硬的材料构成的，如抹灰的墙或瓷砖、混凝土的壁等。当室内声源发出噪声时，人们除了可听到由声源传来的直达声外，还会听到由室内各个表面多次反射而形成的反射声，使在室内工作的人们受到更大的噪声影响。如果在室内的天花板和四周墙面上饰以某种吸声材料或悬挂适当的空间吸声体，就可吸收房间内的一部分反射声，减弱室内总的噪声。当声波入射到材料表面时，入射声能的一部分被反射，另一部分进入材料的内部被吸收，还有一部分透过材料进入材料的另一侧。当大部分声能进入材料（被吸收和透射）而反射能量很小时，表明材料的吸声性能良好，吸声系数大于0.2时，可称为吸声材料。

一、吸声材料概述微孔铝制天花板

石膏穿孔吸音板

木制穿孔吸音板吸音棉

木制多孔吸音装饰板，被广泛的运用在视听室，歌剧院等空间吸音石膏板造型天花，不但具备功能性，同时也十分有设计感

吸声材料要求质轻柔软、多孔、透气性好，以便把入射的声能不断转化为热能而消耗掉。吸声材料的种类很多，如各种多孔性材料及其织物，或用木板、塑料板、石膏板、金属板等板材做成穿孔板与墙面组合成一定形式的吸声结构，都可获得良好的吸声效果。根据材料的类型和吸声原理吸声材料基本上分为两种类型，一是隔墙与多孔吸声材料的组合，如把玻璃棉、矿渣棉等多孔吸声材料安装在房间的内表面就能吸收室内的高频噪声；另一个是隔墙与某些声学元件组合，如用薄的穿孔板，玻璃布等与墙面之间留有一定深度的密封空腔组合成共振吸声结构，能降低室内的低频噪声。

(一)多孔吸声材料

1.多孔吸声材料的吸声原理

多孔吸声材料就是从表面到内部都有大量微细孔隙的一组材料。当声波入射到多孔材料的表面时，由于空气近地点质点的振动很容易通过细孔内的空气传播到材料内部，细孔内面的摩擦阻力、空气和形成细孔的纤维等材料的相互摩擦，使声(振动)能转换成热能，引起吸声。

2.常见的多孔吸声材料常用的多孔吸声材料有玻璃棉、矿渣棉等无机材料，聚氨酯泡沫塑料等有机材料，在建筑装饰工程上使用的木丝板、软质纤维等，岩棉，毛毡，以及矿渣膨胀珍珠岩吸声砖、泡沫玻璃吸声砖等。

2.常见的多孔吸声材料

(1)超细玻璃棉它是目前使用最广泛的吸声材料，容重为18-25kg/m3，每层厚为25-50mm。其优点是吸声性能好(吸声系数为0.7-0.8)、不燃、容重小、耐腐蚀、防蛀、耐热抗冻、柔软、对皮肤刺激发痒感较小；缺点是吸湿性大，受潮后吸声性能下降。但采用硅油处理，可具防潮性能。

(2)矿棉它是利用工业废料制成的，容重为120-200kg/m3。具有吸声、隔热、防火、耐腐蚀等优点；但缺点是刺激皮肤发痒、易碎、施工不便。由矿棉制成的矿棉吸声板吸声性能较好，吸声系数0.3-0.5，容重为250-450kg/m3，板厚为12-18mm。

(3)泡沫塑料

市面上常用的泡沫塑料是不吸声的，只有聚酯型泡沫塑料和脲醛泡沫塑料(又称米波罗)才具有吸声性能。聚酯型泡沫的容重为40kg/m3，厚度为2.5-5mm。优点是施工方便，不需要护面材料，吸声系数高(与超细玻璃棉相近)；缺点是易老化、耐火性差、吸水性强。脲醛泡沫塑料的机械强度低、易破碎(0.2kg/mm2)，要加护面材料。

(4)软质纤维板它是由多种植物纤维经处理后加压成型的，容重一般为220-260kg/m3，结构松软，多孔略有弹性，具有隔热、吸声等特点。常用的是经半穿孔具有装饰效果的板材，厚度为13mm、16mm、19mm、25mm不等，平均吸声系数约为0.3。由于它已商品化、美观，使用很广，但不阻燃。

(5)木丝板它是用木丝、水泥、水玻璃胶压而成，容重为400kg/m3，厚度为15mm、25mm、50mm，平均吸声系数为0.4-0.5。它具有防火、防霉等特点，使用范围很广。表现除了优异的吸声特性，可谓美观与音质的完美结合。

3.多孔吸声材料的应用由于多孔吸声材料大多数是松散的，为了防止脱落，在实际应用中常把它加工成以下各种形式的吸声结构

:

(1)各种成型的吸声结构如建筑上使用纤维材料加工成型的木丝板、矿棉板等，可整块的直接吊在天花板或附贴在四面墙上做吸声处理使用；各种吸声砖可直接砌筑在所需要的噪声控制场合。

(2)有罩面板的多孔吸声结构使用多孔松散的吸声材料，为防止其脱落，在材料外表面用窗纱或金属拉网等透声材料作罩面层，有时为了美观，便于清洗和防止机械损伤，也可采用穿孔罩面板作罩面层，如穿孔钢板，穿孔胶合板，穿孔硬质纤维板等板材。穿孔罩面板的穿孔率在不影响板材强度的条件下尽可能加大，一般要求穿孔率不小于20%，使用织布和网纱作罩面层，通常是玻璃纤维布、细布、麻布、金属丝网和塑料纱网等。由于这类织物和网纱本身透气性很好，孔隙率比较高，因此对多孔材料原有吸声性能基本没有什么影响。其缺点是这些材料的强度较低，无承载能力，所以一般与穿孔罩面板结合作用。

空间吸声体具有吸声效率高、重量轻、便于现场快速安装等优点。适用于一些存在声学缺陷的剧场、电影院、体育馆、礼堂、会议室等的音质改善，对车间噪声治理工程的改造更是快捷灵活。空间吸声体形状可分为板状、折板状、球状、筒状、锥状、圆柱形等。采用吸声方法治理有噪声源的房间一般降噪量5-6dB(A),最高10dB(A)。(3)空间吸声体

就是把有罩面的多孔吸声材料结构制成各种形状的单块。彼此按一定间距排列悬吊在天花板某处，这样，吸声体正对声源的面除了可直接吸收入射声能外，其余部分声波通过空隙绕射或反射到吸声的背面侧面，从而各个方面的声能都能被吸收。(4)吸声尖劈在某种特殊声学环境内，如进行各种声学试验、声学测量的消声室，要求吸声层的吸声系数尽可能的接近于1，即声能全部得到吸收，这时需要做尖劈式的吸声结构，即在金属网架内填以多孔吸声材料如玻璃纤维等。

吸声尖劈的长度L大约等于所需吸声频率的波长，最低频率的波长的一半。这样，其吸声系数达0.99，几乎吸收全部入射的声能，如要求不高，尖劈可适当做得短些。通常取材为玻璃纤维棉，容量适当控制，尖劈的底部宽度多在20cm左右，尖劈的长度可取80-100cm，这样最低截止频率可达70-100Hz。

吸声棉板作为主料。棉板采用成型切割，成型棉板用4mm冷拔钢丝骨架支撑，坚挺不变形。尖劈为双层护面结构，适用于强气流环境。

4.吸声材料的选择和安装一般地说，多孔吸声材料对高频声吸声效果好，对低频声效果较差，这是因为多孔材料的孔隙尺寸与高频声波的波长相近所致。要想展宽吸声材料的吸声带宽，提高材料的吸声效果，需要在材料的选择和安装使用过程中注意以下几点。

(1)合理控制材料的容重容重是指吸声材料的单位体积重量，常用kg/m3表示。改变材料的容重可间接控制材料的内部微孔尺寸。理论分析与实践都表明，在一定条件下，材料容重存在一个最佳值。一般地说，增加吸声材料的容重，能使低频吸声效果增加，但高频吸声效果相对下降。

(2)材料的厚度对于一定厚度的材料，在低频范围内的吸声系数较低时，一般随着频率的增加而增加，到高频范围起伏变化就不明显。当多孔材料的厚度约为入射声波的1/4波长时，吸声效果更好。在实际应用中，多孔吸声材料的厚度一般取3-5cm就足够了，如需要提高低频吸声性能，厚度可取5-10cm，必要时也可大于10cm，但这在建筑吸声处理中是不太经济的。

(3)关于增加空气层的问题如把多孔材料布置在离开刚性壁一段的距离处，即在多孔材料背面留有一定深度的空腔，其作用相当于加大了材料的有效厚度，可改善低频吸声效果，它比单靠加厚材料的厚度来提高对低频声的吸收，在经济上是合算的。实践证明，当空腔距离近似于入射声波的1/4波长时，吸声系数最大；当深度等于1/2波长及其整数倍时，吸声系数最小。假如吸收频率为1000Hz的声音，则吸声材料距墙壁间最好是9cm；频率为500Hz的声音，此时波长为68cm，17cm的距离是最合适。当然，在材料背后留有空腔的作法给施工带来一定困难，一般在建筑吸声处理中壁面后留的空腔的深度一般为5-10cm，天花板上的空腔厚度可视建筑结构的条件而定。有时多孔吸声材料后面的空腔很大，它的吸声系数是较难确定的。

(4)材料表面钻洞的效果由于多孔材料表面的多孔程度对于吸声性能起着决定性的作用，所以如在木质纤维板、矿棉板等吸声系数不太高的材料的表面，用人工或机械的方法钻很多不穿透的小孔洞，使材料暴露在声场中的总面积增加，可显著提高中高频的吸声效果。总之，选择吸声材料时，首先考虑的是吸声系数，同时也要根据具体使用条件考虑材料的防火、防潮，耐高温，耐腐蚀，施工和加工简单，清洁美观及造价低廉等因素。

共振吸声结构由于多孔吸声材料对吸收低频噪声的性能较差，若加厚吸声材料的厚度来提高低频噪声的吸收，又是很不经济的。因此人们在实践中一般是利用共振吸收原理把各种薄的板材或在其上打上孔眼，并在其后面设置一定深度的密封空腔，组成共振吸声结构，以解决低频噪声的吸收。共振吸声结构大致分为薄板共振吸声结构、穿孔板共振吸声结构。(二)吸声结构

(1)薄板共振吸声结构常用的薄板共振吸声结构有胶合板、硬质纤维板、石膏板、石棉水泥板及金属薄板等。通常是把它们的周边固定在墙或顶棚的龙骨上，背后留有空气层，形成了共振吸声结构。当声波入射到板面时，在声波的交变压力作用下，迫使板产生振动，板要发生弯曲变形，出现了板的内部摩擦损耗，将机械能转变为热能，因此在激发起和维持板振动的同时就消耗了声能，特别是当入射声波的频率与板振动系统的固有频率相同发生共振，声能就得到最大的吸收。建筑中常用的板状材料的共振频率在80-300Hz之间，其吸声系数在共振动频率附近最大，大约在0.2-0.5左右。在同一材料中，板越厚，共振频率越低；其后的空气层越大，共振频率也越低。所以薄板共振吸声结构主要适用于低频范围。一般室内大张抹灰吊顶、大张玻璃等也具有这种低频吸声的特性。

(2)穿孔板共振吸声结构指厚度超过数毫毛的非金属板制品，有胶合板、硬质纤维板、石膏板和石棉水泥板等，在其表面开一定数量的孔，其后具有一定厚度的封闭空气层所组成的吸声结构，是目前常用的一种吸声处理方法。它的吸声性能是和板厚、孔径、孔距、空气层的厚度及板后所填的多孔材料的性质和位置有关。穿孔板的吸声原理是：孔的两端是自由的，孔和后空层是密闭的，成为一个弹簧，从而组成了一个共振系统。当入射声波的频率与系统的频率相当时，系统产生激烈的振动，而在孔径处的空气质量因摩擦而消耗声能。穿孔板共振吸声结构能在比较宽的频率范围内得到令人满意的吸声效果。但在实际使用中，由于穿孔板共振吸声结构的性能不易控制，因此常用做多孔材料的护面板。用作护面板的穿孔板，孔径一般为3-10mm，穿孔率大于20%。微穿孔板指在厚度不大于1mm的薄板上，在每平方米面积穿上万个甚至几万个直径小于1mm的孔，并与板后一定厚度的空气层构成一定的结构。它主要是利用声波传过时空气在小孔中来回摩擦消耗声能，并利用腔的大小控制吸收峰的共振频率，腔越大，共振动频率越低。因此，可用中间留有空腔的双层微穿孔板吸声结构改善低频吸声效果，展宽吸收频带。实际工程中，常用两层不同穿孔率的微孔板做成前后两个不同深度的空腔。微穿孔板吸声结构不仅外表美观，易于清洗而且适用于高温、高湿、有腐蚀性气体的特殊条件。但是加工较复杂，造价较高，使用中易于堵塞。故在实际工程中应根据实际情况合理选用。

微穿孔板柔性材料是指内部具有许多微小的独立气孔的材料及泡沫塑料。柔性材料基本上没有通气性能，在一定程度上具有弹性。它的吸声机理是：声波入射到材料表面时，很难透入到材料的内部，而只是使材料作整体的振动，从而为克服材料内部的摩擦而消耗了声能，引起声波的衰减。柔性材料的高频率吸声系数很低，中低频吸声性能类似于共振吸收。

柔性材料膜状材料是指聚乙烯薄膜或几乎没有通气性能的帆布等类的材料，它本身的刚度很小，在受拉力处于张紧状态时具有一定的弹性。板状材料是指在胶合板、硬质板、石膏板、石棉水泥板等板材的背后设置空气层，并把它们的周边固定在框架上。在一定的范围内，膜状材料都会发生共振，由于内部摩擦而消耗声能。由板状材料与其后设置的空气层组成的吸声结构，可用于吸收低频噪声。

膜状与板状材料吸声材料的用途可归纳有以下几个方面：

1.调节室内混响时间的长短；

2.降低室内发生或传入室内的噪声强度；

3.缓和室内墙面由于声波反射产生的有害影响；

4.在通风管道内贴敷吸声材料，降低向外部传播的噪声的强度；

5.在远离噪声源处建立低噪声区域。

`“qz(三)吸声材料的应用用材料或构件隔绝或阻挡声音的传播以获得安静的环境称为隔声。所谓隔声材料就是声波难以透过的材料，其性能通常用隔声量和隔声频率特性表示。当声音入射至材料表面，透过材料进入另一侧的透射声能很少，表示材料的隔声能力强。入射声能与另一侧的透射声能相差的分贝数，就是材料的隔声量。

对于隔声材料，要减弱透射声能，阻挡声音的传播，就不能如同吸声材料那样多孔、疏松、透气，相反，它的材质应该是重而密实的，如钢板、铅板、砖墙等类材料。隔声材料材质的具体要求是：密实无孔隙；有较大的重量。二、隔声材料按用途隔声材料可分为以下几类：1.用于隔绝相邻房间的噪声和避免噪声传出的分隔墙材料；2.用于防止机械等噪声扩散的隔声罩材料；3.用于阻止噪声传入的墙壁、屋顶、门窗等部位的建筑材料；4.用于降低噪声和阻断噪声传播的声屏障材料；5.其它方面，如用于隔绝气流噪声的通风管道外板材料、管道井筒筒壁材料等。声屏障隔声罩

由机械等产生的振动及噪声非常普遍，不仅污染环境，还会影响机床的加工精度、加速结构的疲劳损坏及缩短机械寿命等。卫星、飞船等航天飞行器的失效分析表明，约2/3的故障与振动和噪声有关。另外，振动和噪声也严重危害人们的身心健康，是环境工程急需解决的重要课题之一。随着人们环保意识的加强，及航空航天等领域的发展，对传统结构材料的减振性能提出了更高要求。为此，人们不断在探索减小振动和降低噪声的途径。在减振动方面，目前已出现了两种可能途径：一是设计和采用减振结构；二是研制和采用阻尼材料。其中通过在系统内或结构内损耗能量而减少振动、降低噪声的阻尼系统和阻尼材料的设计和研究，一直是国内外关注的热点。而阻尼减振应用的前提和根本在于阻尼材料的研制和开发。三、阻尼降噪材料DampingMaterialsforNoiseReduction

材料的阻尼是指材料内部在经受振动变形过程中损耗振动能量的能力。对于大多数的结构材料，如钢、铁、铜、铝、玻璃和木材等，都只有很小的阻尼。而塑料、橡胶和沥青等高分子材料，其阻尼值要比金属材料高得多，甚至高出4-5个数量级。如果在一定的配方和工艺下制造出这些材料，在-50-200℃的范围内会具有更高的阻尼值，这些材料称为黏弹(性)阻尼材料。现有的阻尼材料可分为四类：阻尼合金、防震橡胶、高聚物阻尼材料、添加各种无机添料的高聚物阻尼材料。此外，还有一些特殊用途的阻尼材料，如阻尼陶瓷、阻尼珐琅、玻璃等。目前，应用较为广泛的阻尼材料是黏弹性阻尼材料，或称黏弹性高阻尼材料。其中，高聚物力学阻尼材料是能消除振动和噪声的以聚合物为基质的功能材料。近10年来，国外阻尼减振技术在黏弹阻尼材料方面除了继续在拓宽阻尼材料的使用温度上进行不懈努力外，还开展了阻尼复合材料、智能类阻尼材料和耐高温陶瓷类阻尼涂料的研制工作。

阻尼胶合板是将阻尼材料夹在两层胶合板中间，而制成的约束层结构胶合板。用于大客车地板及火车地板，有效的阻隔客车底部传来的噪声，从而达成减振降噪的效果。

为了充分利用各种材料的物理机械性能，还制成了各种复合材料，如纤维基材料、金属基材料、非金属基材料等。它们是用各种基本材料和高分子材料复合而成的。复合阻尼材料通常被制成聚合物基阻尼复合材料和金属基阻尼复合材料。金属基阻尼复合材料可大大提高金属类阻尼材料的刚度和强度，但目前其阻尼性能尚未达到阻尼合金水平。聚合物基阻尼复合材料是新型阻尼材料。这类材料是以具有相当大的力学强度和相当高的阻尼损耗因子的聚合物为基体，用各种纤维及粉体增强的复合阻尼材料，可直接用作结构材料。其结构阻尼因子可达到0.2左右，且不存在材料阻尼因子的损失，对结构没有任何附加变量。1.增加吸声材料的容重，能使(低)频吸声效果增加。2.一般地说，多孔吸声材料对(高)频声吸声效果好。3.要想展宽吸声材料的吸声带宽，提高材料的吸声效果，需要在材料的选择和安装使用过程中注意以下几点：合理控制材料的容重、材料的厚度、