CN102332258B - 具有内中空结构的金属纤维多孔材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属纤维多孔材料及其制备方法，属于声学领域。该材料由金属纤维压制而成；材料内部有一个或多个内中空结构；非空腔部分材料孔隙率范围为0.4～0.8。本发明的有益效果是：在一定厚度的多孔材料中间设计微结构，其中间的空腔起到赫姆霍兹共鸣器的作用，可以提高多孔材料是吸声性能，节约材料等。
Description
所属领域：
本发明涉及一种金属纤维多孔吸声材料及其制备方法，属于声学领域。
背景技术：
纤维多孔吸声材料通常是指用各种纤维材料制成的吸声材料，如常用的玻璃纤维毡，玻璃绵，不锈钢毡等，由于其具有中高频宽带吸声特点而得到广泛应用，如消声室中的吸声尖劈用玻璃绵制成，地铁中的大型***等。
一般的纤维多孔材料是根据需要制成不同孔隙率和不同厚度的毡。通常是选用玻璃纤维或岩棉等基础材料进行制备。存在的缺点是，玻璃纤维或岩棉由于强度低，脆性，纤维短，应用时容易出现泄露而散落，不易回收，易造成环境污染等。目前制备纤维多孔材料是通过压制成型，只考虑空隙率和厚度，对其内部的结构没有设计。通常是通过增加厚度提高其中低频的吸声效果，对中低频率的吸声有所改善，但材料的厚度是不能无限增加的。
发明内容：
本发明的目的是：为了克服现有技术中的纤维多孔材料存在的不足，提出一种金属纤维多孔吸声材料及其制备方法。
本发明的技术方案是：一种具有内空腔结构的金属纤维多孔吸声材料，其特征在于：由金属纤维压制而成；材料内部有一个或多个内空腔结构；非空腔部分材料孔隙率范围为0.4～0.8。
一种具有内空腔结构的金属纤维多孔吸声材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：选择直径小于2mm的金属纤维，将其混乱后装入模具中预压；
步骤2：通过机械加工成型或压制成型制备溶芯模；
步骤3：将溶芯模装入步骤1中预压的金属纤维上面，再加入同样的纤维，进行第二次压制，当压力趋于稳定后，取出压制的材料；
步骤4：根据溶芯的材料选择溶剂溶解溶芯模而不溶解金属纤维，溶解完全后即得到具有内空腔结构的金属纤维多孔吸声材料。
本发明的有益效果是：在一定厚度的多孔材料中间设计微结构，其中间的空腔起到赫姆霍兹共鸣器的作用，可以提高多孔材料是吸声性能，节约材料等。
附图说明：
图1为实施例1中有具有规则内空腔结构的铜纤维多孔材料示意图
图2为实施例1中有内空腔结构和无内空腔结构的铜纤维多孔材料的吸声特性对比曲线
图3为实施例2中有具有非规则内空腔结构的不锈钢纤维多孔材料示意图
图4为实施例2中有内空腔结构和无内空腔结构的不锈钢纤维多孔材料的吸声特性对比曲线
具体实施方式：
实施例1：具有规则内空腔结构的铜纤维多孔材料及其制备方法
参阅图1，本实施例中的铜纤维多孔材料，由连续铜纤维压制而成；材料为一直径是29mm、厚度为17mm的圆柱状，所述圆柱状材料内部有一直径为18.8mm，厚度10mm的圆柱状内空腔；非空腔部分材料孔隙率为0.46。
该实施例中具有内空腔结构的铜纤维多孔材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：选择直径为0.17mm的20.3g连续铜纤维，将其混乱后装入直径为29mm的模具中预压；
步骤2：通过机械加工，制备材料为金属锌的溶芯模，溶芯模为直径18.8mm，厚度10mm的圆柱体；
步骤3：将溶芯模装入步骤1中预压的连续纤维上面，再加入20.3g连续铜纤维，进行第二次压制，当压力趋于稳定后，取出压制的材料，压力为1.95MPa～2.05MPa；
步骤4：将样品放入稀盐酸中，煮沸溶解出锌，当溶解完全后，用水冲洗干净并烘干，这样就制成了本实施例中内部具有空腔结构的连续铜纤维多孔材料。
为了比较本实施例中具有内空腔结构的铜纤维多孔材料的吸声性能，发明人还制备了不具备内空腔结构的连续铜纤维多孔材料作为对比，连续铜纤维直径也为0.17mm，用量为53.9g，装入直径为29mm的模具中，压制成厚度为17mm的样品，整个材料的孔隙率也为0.46。
将具有内空腔结构和不具有内空腔结构的铜纤维多孔材料进行测试。具体采用阻抗管法进行两者的吸声系数测量。吸声系数测试仪器为丹麦B&K公司制造的4206型阻抗管、功率放大器、Pulse 3560C采集前端等组成的***。测量范围：100Hz～6400Hz。
测试结果如图1，可以看出，当铜纤维多孔材料中有内空腔结构时，其中高频段，如从约1200Hz～4400Hz范围，其吸声曲线包罗了无内空腔结构的连续铜纤维多孔材料，即吸声系数均高于无内空腔结构的材料，其中共振吸声系数为0.94，而无内空腔的为0.77。因此，有内空腔结构的铜纤维多孔材料的吸声性能在此频段高于无内空腔结构的铜纤维多孔材料。
实施例2：具有非规则内空腔结构的不锈钢纤维多孔材料及其制备方法
参阅图4，本实施例中的不锈钢纤维多孔材料，由连续不锈钢纤维压制而成；材料为一直径为29mm、厚度为12mm的圆柱状，所述圆柱状材料内部具有不规则小空腔结构；非空腔部分材料孔隙率为0.5。
该实施例中具有内不规则内空腔结构的不锈钢纤维多孔材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：选择直径为0.22mm的14.7g连续不锈钢纤维，将其混乱后装入直径为29mm的模具中预压；
步骤2：将不规则金属锌粒作为的溶芯模，锌粒长径从3mm～5mm，用量为3.5g；
步骤3：将溶芯模装入步骤1中预压的连续纤维上面，再加入14.7g连续不锈钢纤维，进行第二次压制，当压力趋于稳定后，取出压制的材料，压力为1.95MPa～2.05MPa；
步骤4：将样品放入稀盐酸中，煮沸溶解出锌，当溶解完全后，用水冲洗干净并烘干，这样就制成了本实施例中内部具有不规则空腔结构的连续不锈钢纤维多孔材料，样品总厚度为12mm。
为了比较本实施例中具有不规则内空腔结构的不锈钢纤维多孔材料的吸声性能，发明人还制备了不具备内空腔结构的连续不锈钢纤维多孔材料作为对比，连续不锈钢纤维直径也为0.22mm，用量为31.3g，装入直径为29mm的模具中，压制成厚度为12mm的样品，整个材料的孔隙率也为0.5。
将内部具有不规则内空腔结构和不具有内空腔结构的不锈钢纤维多孔材料进行测试。具体采用阻抗管法进行两者的吸声系数测量。吸声系数测试仪器为丹麦B&K公司制造的4206型阻抗管、功率放大器、Pulse 3560C采集前端等组成的***。测量范围：100Hz～6400Hz。测试结果如图2，可以看出，当不锈钢纤维多孔材料内部有不规则内空腔结构时，在100Hz～6400Hz范围内，内部具有不规则空腔结构的连续不锈钢纤维多孔材料，其吸声曲线完全包罗了无内空腔结构的连续不锈钢纤维多孔材料，吸声系数均高于无内空腔结构的材料，其中共振吸声系数为1.0，而无内空腔的为0.87。因此，内部具有不规则空腔结构的连续不锈钢纤维多孔材料的吸声性能均高于无内空腔结构的连续不锈钢纤维多孔材料。
Claims (1)
1.一种具有内空腔结构的金属纤维多孔吸声材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：选择直径小于2mm的金属纤维，将其混乱后装入模具中预压；
步骤2：通过机械加工成型或压制成型制备溶芯模；
步骤3：将溶芯模装入步骤1中预压的金属纤维上面，再加入同样的纤维，进行第二次压制，当压力趋于稳定后，取出压制的材料；
步骤4：根据溶芯的材料选择溶剂溶解溶芯模而不溶解金属纤维，溶解完全后即得到具有内空腔结构的金属纤维多孔吸声材料。
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| CN1644802A (zh) * | 2005-01-20 | 2005-07-27 | 上海交通大学 | 双面吸声啮合空腔无棉声屏障 |
| CN2756694Y (zh) * | 2004-08-18 | 2006-02-08 | 宜兴市强洁防噪声工程有限公司 | 一种改进的吸隔声屏 |
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