納米纖維吸聲降噪研究進展
發(fā)布時間：2021-03-24 14:51
為拓寬納米纖維在聲學領域的應用,促進高性能納米纖維吸聲材料的發(fā)展,對目前國內(nèi)外納米纖維的吸聲降噪研究進展進行綜述。首先分析了納米纖維的吸聲原理及吸聲優(yōu)勢,認為納米纖維的高比表面積與高孔隙率促進了其對中低頻段聲波的吸收;其次對影響納米纖維吸聲性能的因素進行了歸納與總結;然后重點闡述了納米纖維對天然纖維、合成纖維與泡沫等材料吸聲性能的影響,認為在常規(guī)吸聲材料表面復合納米纖維后可顯著提升自身中低頻段的吸聲性能;最后針對納米纖維吸聲研究中亟待解決的問題以及如何制備綠色高性能的納米纖維吸聲材料進行了展望。
【文章來源】：紡織學報. 2020,41(11)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
多孔材料吸聲示意圖
當吸聲材料的固有頻率與聲波頻率一致時，會引發(fā)強烈的共振現(xiàn)象，振幅和振動速度達到最大值，聲能消耗最大。圖2為聲波引起的納米纖維膜振動示意圖[4]。Kucukali等[5]通過高速攝像機捕捉到聚乙烯醇(PVA)納米纖維薄膜與鋁箔在不同頻率聲波下的撓度變化發(fā)現(xiàn)，納米纖維薄膜相對于鋁箔具有更低的共振頻率與更高的共振峰值。高頻聲波振動速度快，引起空氣與材料內(nèi)壁的熱交換更快;低頻聲波振動速度慢，會繞過材料產(chǎn)生低頻繞射現(xiàn)象，引起材料內(nèi)空氣與材料間的相對輕微運動，聲能消耗不明顯，所以常規(guī)多孔吸聲材料具有良好的高頻吸聲性能，但中低頻吸聲能力較差。納米纖維有高于普通纖維100～10 000倍的比表面積與孔隙率[6]。高比表面積增加了聲波與纖維的作用面積，使中低頻段聲波與纖維表面的碰撞消耗更加容易，從而可提高中低頻段的吸聲性能。
納米纖維通常是比較致密的二維平面結構，通過材料改性和工藝創(chuàng)新可制備具有穩(wěn)定的三維空間結構的纖維體，從而進一步提升其吸聲性能。Chang等[2]通過2個極性相反的單針產(chǎn)生帶電射流加以向上的熱氣流輔助制備出柔軟、富有彈性、高孔隙率(95%)的三維納米纖維(見圖3)。結果表明，該三維納米纖維在全頻段吸聲能力明顯優(yōu)于商業(yè)棉，頻率為400 Hz時吸聲系數(shù)達到0.5，頻率為800 Hz時吸聲系數(shù)達到0.95，具有優(yōu)良的中低頻吸聲能力。Cao等[24]通過交聯(lián)技術制備了結構穩(wěn)定、回彈性好的三維海綿狀輕質改性聚苯乙烯(PS)納米纖維吸聲材料(見圖4)，其在500～1 000 Hz頻段吸聲系數(shù)明顯高于非織造布氈和三聚氰胺泡沫，頻率為800 Hz時吸聲系數(shù)高于0.9。圖4 交聯(lián)PS納米纖維回彈性能
【參考文獻】：
期刊論文
[1]纖維類吸聲材料的研究進展[J]. 彭敏,趙曉明. 材料導報. 2019(21)
[2]聲頻工程中共振吸聲材料特性及應用[J]. 丁雷. 電聲技術. 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]熔體微分靜電紡絲納米纖維高效綠色制備技術[J]. 陳明軍,張有忱,李好義,閻華,馬東明,丁玉梅,陳宏波,楊衛(wèi)民. 北京化工大學學報(自然科學版). 2018(05)
[5]羊毛及其混合纖維非織造材料的吸聲性能[J]. 欒巧麗,邱華,成鋼,劉曉燕. 紡織學報. 2017(03)
[6]納米纖維氈復合材料制備及其吸聲性能研究[J]. 鄒亞玲,石琳,周穎,姚理榮. 產(chǎn)業(yè)用紡織品. 2014(09)
[7]熔體靜電紡絲技術研究進展[J]. 楊衛(wèi)民,李好義,吳衛(wèi)逢,丁玉梅. 北京化工大學學報(自然科學版). 2014(04)
[8]高分子吸聲材料吸聲性能與粘彈性之間的關系[J]. 浦文婧,李效東,王清華. 高分子材料科學與工程. 2011(12)
[9]SOUND ABSORPTION BEHAVIOR OF ELECTROSPUN POLYACRYLONITRILE NANOFIBROUS MEMBRANES[J]. 徐堅. Chinese Journal of Polymer Science. 2011(06)
[10]汽車內(nèi)飾材料的吸聲性能[J]. 杜兆芳,胡鳳霞,趙淼淼,黃芙蓉,王少松,王安洋. 紡織學報. 2011(06)
本文編號：3097916
【文章來源】：紡織學報. 2020,41(11)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
多孔材料吸聲示意圖
當吸聲材料的固有頻率與聲波頻率一致時，會引發(fā)強烈的共振現(xiàn)象，振幅和振動速度達到最大值，聲能消耗最大。圖2為聲波引起的納米纖維膜振動示意圖[4]。Kucukali等[5]通過高速攝像機捕捉到聚乙烯醇(PVA)納米纖維薄膜與鋁箔在不同頻率聲波下的撓度變化發(fā)現(xiàn)，納米纖維薄膜相對于鋁箔具有更低的共振頻率與更高的共振峰值。高頻聲波振動速度快，引起空氣與材料內(nèi)壁的熱交換更快;低頻聲波振動速度慢，會繞過材料產(chǎn)生低頻繞射現(xiàn)象，引起材料內(nèi)空氣與材料間的相對輕微運動，聲能消耗不明顯，所以常規(guī)多孔吸聲材料具有良好的高頻吸聲性能，但中低頻吸聲能力較差。納米纖維有高于普通纖維100～10 000倍的比表面積與孔隙率[6]。高比表面積增加了聲波與纖維的作用面積，使中低頻段聲波與纖維表面的碰撞消耗更加容易，從而可提高中低頻段的吸聲性能。
納米纖維通常是比較致密的二維平面結構，通過材料改性和工藝創(chuàng)新可制備具有穩(wěn)定的三維空間結構的纖維體，從而進一步提升其吸聲性能。Chang等[2]通過2個極性相反的單針產(chǎn)生帶電射流加以向上的熱氣流輔助制備出柔軟、富有彈性、高孔隙率(95%)的三維納米纖維(見圖3)。結果表明，該三維納米纖維在全頻段吸聲能力明顯優(yōu)于商業(yè)棉，頻率為400 Hz時吸聲系數(shù)達到0.5，頻率為800 Hz時吸聲系數(shù)達到0.95，具有優(yōu)良的中低頻吸聲能力。Cao等[24]通過交聯(lián)技術制備了結構穩(wěn)定、回彈性好的三維海綿狀輕質改性聚苯乙烯(PS)納米纖維吸聲材料(見圖4)，其在500～1 000 Hz頻段吸聲系數(shù)明顯高于非織造布氈和三聚氰胺泡沫，頻率為800 Hz時吸聲系數(shù)高于0.9。圖4 交聯(lián)PS納米纖維回彈性能
【參考文獻】：
期刊論文
[1]纖維類吸聲材料的研究進展[J]. 彭敏,趙曉明. 材料導報. 2019(21)
[2]聲頻工程中共振吸聲材料特性及應用[J]. 丁雷. 電聲技術. 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]熔體微分靜電紡絲納米纖維高效綠色制備技術[J]. 陳明軍,張有忱,李好義,閻華,馬東明,丁玉梅,陳宏波,楊衛(wèi)民. 北京化工大學學報(自然科學版). 2018(05)
[5]羊毛及其混合纖維非織造材料的吸聲性能[J]. 欒巧麗,邱華,成鋼,劉曉燕. 紡織學報. 2017(03)
[6]納米纖維氈復合材料制備及其吸聲性能研究[J]. 鄒亞玲,石琳,周穎,姚理榮. 產(chǎn)業(yè)用紡織品. 2014(09)
[7]熔體靜電紡絲技術研究進展[J]. 楊衛(wèi)民,李好義,吳衛(wèi)逢,丁玉梅. 北京化工大學學報(自然科學版). 2014(04)
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[9]SOUND ABSORPTION BEHAVIOR OF ELECTROSPUN POLYACRYLONITRILE NANOFIBROUS MEMBRANES[J]. 徐堅. Chinese Journal of Polymer Science. 2011(06)
[10]汽車內(nèi)飾材料的吸聲性能[J]. 杜兆芳,胡鳳霞,趙淼淼,黃芙蓉,王少松,王安洋. 紡織學報. 2011(06)
本文編號：3097916
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