【摘要】：隨著我國加速實施海洋強國戰(zhàn)略,對先進水下吸聲材料的需求日益迫切.與空氣吸聲不同,水下的高靜水壓力和復(fù)雜的海洋環(huán)境對水下吸聲材料提出了更為苛刻的要求.吸聲問題的本質(zhì)是如何將彈性能高效地轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式能量.本文綜述了主要以聚合物分子內(nèi)摩擦機制及界面耗能機制為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)水下吸聲材料.傳統(tǒng)水下吸聲材料面臨的主要是其在低頻及高靜水壓力下吸聲性能差的問題.這是因為:一方面受質(zhì)量密度定律的限制,有限厚度的水下吸聲材料無法有效吸收水中傳來的低頻聲波;另一方面,在高靜水壓力下,彈性材料如高分子聚合物會變"硬",從而大大降低了聲波彈性能的轉(zhuǎn)換效率.隨著局域共振理論及超材料概念的提出,發(fā)展出了一系列新型水下吸聲材料,為解決水下吸聲材料遇到的難題提供了新思路.局域共振理論的特點是可以用小尺度結(jié)構(gòu)控制長波聲波的傳播,從而可以解決低頻吸聲問題.本文重點綜述了局域共振理論,以及由此發(fā)展出的聲子木堆、聲子玻璃等新型水下吸聲材料.聲子玻璃材料在局域共振理論基礎(chǔ)上,通過引入多孔金屬骨架結(jié)構(gòu)提高了材料的抗壓性能,從而解決了高靜水壓力下材料吸聲性能變差的問題.本文最后對水下吸聲材料未來發(fā)展方向進行了展望.
[Abstract]:With the rapid implementation of the strategy of ocean power in China, the demand for advanced underwater acoustical materials is becoming more and more urgent. Different from air sound absorption, high hydrostatic pressure and complex marine environment require more stringent underwater sound absorbing materials. The essence of the sound absorption problem is how to efficiently convert elastic energy into heat or other forms of energy. In this paper, traditional underwater acoustic absorbing materials based on internal friction mechanism and interfacial energy dissipation mechanism are reviewed. Traditional underwater acoustic absorbing materials are mainly faced with the problem of poor sound absorption under low frequency and high hydrostatic pressure. This is because on the one hand limited by the law of mass density, the limited thickness of underwater acoustic absorption materials can not effectively absorb the low-frequency sound waves from the water; on the other hand, under high hydrostatic pressure, Elastic materials, such as polymer polymers, become "hard", thus greatly reducing the conversion efficiency of acoustic elastic properties. With the development of the theory of local resonance and the concept of metamaterials, a series of new underwater acoustic absorbing materials have been developed, which provide a new idea for solving the problems encountered in underwater acoustic absorbing materials. The characteristic of local resonance theory is that the propagation of long wave acoustic wave can be controlled by small scale structure, thus the problem of low frequency sound absorption can be solved. In this paper, the theory of local resonance and the new underwater acoustic absorbing materials such as phonon pile and phonon glass are reviewed. Based on the theory of local resonance, the compressive performance of phonon glass material is improved by introducing porous metal skeleton structure, which solves the problem of poor sound absorption performance under high hydrostatic pressure. Finally, the future development of underwater acoustic absorption materials is prospected.
【作者單位】： 中國科學(xué)院力學(xué)研究所中國科學(xué)院微重力重點實驗室;海軍裝備研究院艦船所;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項目(11202211,11602269) 中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(B類)(XDB22040301)資助
【分類號】：TB34

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本文編號：2133381