CN109138196B - 一种气凝胶复合吸声结构 - Google Patents
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- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
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Abstract
本发明公开一种气凝胶复合吸声结构，其特征在于，所述气凝胶复合吸声结构包括隔热吸声件，以及分布在所述隔热吸声件侧面或内部的若干个空腔，所述隔热吸声件由气凝胶和通孔型高阻尼泡沫金属构成，所述气凝胶填充在所述通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中。本发明提供的一种气凝胶复合吸声结构具有优异的吸声、隔声、隔热、保温、轻质高强等特性，其制备方法具有低成本、高效率、连续化生产等特点，市场前景巨大。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸声结构，尤其涉及一种气凝胶复合吸声结构，属于轻质、保温、防火、隔音、防爆、减震吸能、红外反射材料领域。
背景技术
随着近代工业的发展，噪声污染已经成为不可忽视的环境污染问题之一，严重影响人们的工作、学习和休息。吸声材料作为降低噪声，改善声环境的有效措施之一，目前已被广泛应用到很多实际工程领域，特别是在开阔或者大的封闭环境内。
现有吸声材料主要包括矿棉、玻璃纤维毡、有机纤维毡泡沫塑料、泡沫玻璃和泡沫金属等。这些吸声材料虽然在中、高频范围内具有良好的吸声性能，但也分别存在着许多问题。其中，矿棉和玻璃纤维毡易潮解，且在施工及应用时产生的纤维粉尘会造成环境二次污染的问题，其应用存在隐患；有机纤维毡泡沫塑料的强度、防火、防腐和耐老化等性能较差；泡沫玻璃强度较低，且其泡孔结构的连通性不佳，吸声效果较差。
泡沫金属经过发泡处理在其内部形成大量的气泡，这些气泡分布在连续的金属相中构成互相贯通的孔隙结构，使泡沫金属把连续相金属的特性（如强度大、导热性好、耐高温等）与分散相气孔的特性（如阻尼性、隔离性、绝缘性、消声减震性等）有机结合在一起，是一种综合性能优异的新型多孔吸声材料。但是泡沫金属单独作为吸声材料时，一方面由于其毫米级孔洞大且数量有限，导致吸声效果有待进一步提高，另一方面由于金属的导热系数较高，导致泡沫金属的隔热性能也有待进一步提高。而且表面的多孔材料主要是吸收中高频声波，对低频声波的吸收效果较差，因此，亟待开发一种集优异的高、中、低频段吸声性能、力学性能以及隔热保温性能等于一身的新型吸声结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气凝胶复合吸声结构。
一种气凝胶复合吸声结构，包括隔热吸声件，以及分布在所述隔热吸声件侧面或内部的若干个空腔，所述隔热吸声件由气凝胶和通孔型高阻尼泡沫金属构成，所述气凝胶填充在所述通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中。
进一步地，所述空腔的形状为圆形、椭圆形、锥形、喇叭形、矩形、菱形、三角形、蜂窝形中的一种或多种的组合。
进一步地，所述通孔型高阻尼泡沫金属的平均孔径为0.01~10mm。
进一步地，所述通孔型高阻尼泡沫金属为具有通孔型三维网络骨架的形状记忆合金、阻尼合金中的一种。
进一步地，所述形状记忆合金为镍钛形状记忆合金、 铜基形状记忆合金或铁基形状记忆合金，所述铜基形状记忆合金为Cu-Zn-Al系或Cu-Al-Ni系形状记忆合金，所述铁基形状记忆合金为Fe-Mn-Si系形状记忆合金、Fe-Ni-Co系形状记忆合金、Fe-Pt系形状记忆合金或Fe-Pd系形状记忆合金。
进一步地，所述阻尼合金为高阻尼钛合金、高阻尼铝合金、高阻尼镁合金、高阻尼铁基合金、高阻尼锌基合金、高阻尼锰基合金、高阻尼铜基合金中的一种。
进一步地，所述气凝胶为SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、碳气凝胶、Fe3O4气凝胶和V2O5气凝胶中的一种或多种。
进一步地，所述隔热吸声件的制备包括以下步骤：
（1）硅溶胶的制备，将有机硅烷、稀盐酸、去离子水、有机溶剂混合搅拌，在0~70℃下反应4~60h，加碱溶液，搅拌，反应0.01~1h，得到硅溶胶，其中有机硅烷、去离子水、有机溶剂、稀盐酸、碱溶液的体积比为1：0.05～5：0.5～8：0.0025～0.5：0.0025～0.5；
（2）复合凝胶体的制备，将制得的硅溶胶倒入放有通孔型高阻尼泡沫金属的模具中，凝胶；
（3）干燥，将复合凝胶体进行干燥处理，得到隔热吸声件。
进一步地，所述步骤（1）中加入短纤维。
进一步地，所述步骤（2）之前还包括通孔型高阻尼泡沫金属表面润湿步骤，具体为利用表面活性剂或表面活性剂水溶液对通孔型高阻尼泡沫金属进行表面润湿处理。
进一步地，所述步骤（2）还包括超声波处理步骤，具体为：将制得的硅溶胶倒入放置有通孔型高阻尼泡沫金属的模具中，超声波处理，凝胶。
进一步地，所述有机硅烷为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物。
进一步地，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮中的一种或几种的混合物。
进一步地，所述碱为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
进一步地，所述步骤（2）之后和步骤（3）之前还包括老化步骤和/或溶剂置换步骤和/或改性步骤。
进一步地，所述老化和溶剂置换温度为0~65℃。
进一步地，所述改性步骤为利用改性剂对气凝胶复合凝胶体进行表面修饰，所述改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
进一步地，所述干燥为常压干燥、超临界干燥、冷冻干燥或亚临界干燥。
进一步地，所述隔热吸声件的制备方法包括以下步骤：
（a）气凝胶-胶粘剂浆料的制备，将具有内部疏水、表面亲水结构特征的气凝胶粉体与胶粘剂混合，气凝胶粉体与胶粘剂的质量比为1：5~50，得到气凝胶-胶粘剂浆料；
（b）将得到的气凝胶-胶粘剂浆料倒入放置有通孔型高阻尼泡沫金属的模具中；
（c）固化，得到高阻尼气凝胶复合材料。
进一步地，所述步骤（b）之前还包括通孔型高阻尼泡沫金属表面润湿步骤，具体为利用表面活性剂或表面活性剂水溶液对通孔型高阻尼泡沫金属进行表面润湿处理。
进一步地，所述步骤（b）还可以为利用真空负压技术将得到的气凝胶-胶粘剂浆料填充在通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中。
进一步地，所述固化工艺为常温固化、加热固化、紫外固化、恒温恒湿养护、蒸汽养护或高温高压养护。
本发明制得的气凝胶复合吸声结构对中、高、低频声波具有优异的吸收效果，且还具有优异的隔热、保温、轻质高强等特性，其制备方法具有低成本、高效率、连续化生产等特点，在建筑装修、交通运输、重型工业、国防军工等吸声领域具有巨大应用潜力和市场前景。
附图说明
图1-图8为本实施例涉及到的气凝胶复合吸声结构的界面剖析图；
其中：1—气凝胶，2—通孔型高阻尼泡沫金属，3—空腔。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本发明的一种实施例，一种气凝胶复合吸声结构，包括隔热吸声件，以及分布在所述隔热吸声件侧面或内部的若干个空腔3，所述隔热吸声件由气凝胶1和通孔型高阻尼泡沫金属2构成，所述气凝胶1填充在所述通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中。
如此，由于高阻尼气凝胶复合材料表面和内部有无数的微细孔隙，孔隙相互贯通并与外界相通，因而具有一定的通气性。当声波入射到复合材料表面时，首先是由于声波产生的振动引起间隙内的空气运动，造成与孔壁的摩擦，紧靠孔隙和纤维表面的空气受孔壁的影响不易动起来，因摩擦和粘滞力的作用，使相当一部分振动能变为热能消耗掉，表现出优异的阻尼特性。中、高频声波孔隙间空气质点的振动速度加快，空气和孔壁的热交换也加快，使得多孔的高阻尼气凝胶复合材料具有较好的中、高频吸声性能。将气凝胶材料填充在泡沫金属的孔隙中，气凝胶材料中的纳米孔与通孔型高阻尼泡沫金属的微米级/毫米级孔之间存在耦合效应，即固气界面产生的应力与孔径尺寸呈反比关系，振动作用时产生不均匀的力场，增加复合材料共振内耗，提高阻尼性能，因此，气凝胶孔隙的结构阻尼和通孔型高阻尼泡沫金属基体的界面阻尼产生耦合叠加效果，进一步提高吸声效果。此外，在声波入射面或内部设置若干个空腔，由于空腔的单级共振散射增强了声波在基体中的耗散，因而起到吸收低频噪音的作用，而且随着空腔厚度的增加，共振吸声频率逐渐降低。另外，气凝胶材料可以提高通孔型高阻尼泡沫金属的耐高温、隔热保温、吸声隔音、阻尼特性，通孔型高阻尼泡沫金属可以提高气凝胶的强度和韧性。
本实施例中，所述空腔的形状为圆形、椭圆形、锥形、喇叭形、矩形、菱形、三角形、蜂窝形中的一种或多种的组合。
如此，选用的空腔形状均为二维形状，由于同样半径的二维空腔要比三维空腔的单极共振频率低，因而二维空腔比三维空腔的共振吸声频率低，也就是说，为了得到相同的低频吸声性能，采用二维形状的空腔可以使吸声结构层设计得更薄。
本实施例中，所述通孔型高阻尼泡沫金属的平均孔径为0.01~10mm。
本实施例中，所述通孔型高阻尼泡沫金属为具有通孔型三维网络骨架的形状记忆合金、阻尼合金中的一种。
如此，形状记忆合金具有优异的马氏体相变能耗特性，声波作用下，形状记忆合金发生马氏体到奥氏体的可逆相变，消耗吸收声波振动能，并且形状记忆合金宏观表现为超高弹性和韧性，可以通过自身更高幅度的振动消耗更多的声能，吸声隔声性能显著。
本实施例中，所述形状记忆合金为镍钛形状记忆合金、 铜基形状记忆合金或铁基形状记忆合金，所述铜基形状记忆合金为Cu-Zn-Al系或Cu-Al-Ni系形状记忆合金，所述铁基形状记忆合金为Fe-Mn-Si系形状记忆合金、Fe-Ni-Co系形状记忆合金、Fe-Pt系形状记忆合金或Fe-Pd系形状记忆合金。
本实施例中，所述阻尼合金为高阻尼钛合金、高阻尼铝合金、高阻尼镁合金、高阻尼铁基合金、高阻尼锌基合金、高阻尼锰基合金、高阻尼铜基合金中的一种。
如此，阻尼合金可以为通过马氏体内部孪晶界面的移动耗能的孪晶型阻尼材料，如Mn-Cu合金、Cu-Zn-Al合金等；可以为通过两相之间界面耗能的复相型阻尼材料，如Zn-Al合金等；还可以为通过应力诱发磁畴壁可逆或不可逆转动耗能的强磁型阻尼材料，如Fe-Cr合金等。
本实施例中，所述气凝胶为SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、碳气凝胶、Fe3O4气凝胶和V2O5气凝胶中的一种或多种。
本实施例中，所述隔热吸声件的制备包括以下步骤：
（1）硅溶胶的制备，将有机硅烷、稀盐酸、去离子水、有机溶剂混合搅拌，在0~70℃下反应4~60h，加碱溶液，搅拌，反应0.01~1h，得到硅溶胶，其中有机硅烷、去离子水、有机溶剂、稀盐酸、碱溶液的体积比为1：0.05～5：0.5～8：0.0025～0.5：0.0025～0.5；
（2）复合凝胶体的制备，将制得的硅溶胶倒入放有通孔型高阻尼泡沫金属的模具中，凝胶；
（3）干燥，将复合凝胶体进行干燥处理，得到隔热吸声件。
本实施例中，所述步骤（1）中加入短纤维。
如此，本发明的短纤维可以是聚丙烯纤维、芳纶纤维、碳纤维等，加入短纤维可以进一步提高复合材料的隔音、吸声性能，因为声波振动作用时，短纤维会发生相应的振动，消耗振动能，同时纤维可以提高气凝胶的力学性能，避免气凝胶从泡沫金属中脱落。
本实施例中，所述步骤（2）之前还包括通孔型高阻尼泡沫金属表面润湿步骤，具体为利用表面活性剂或表面活性剂水溶液对通孔型高阻尼泡沫金属进行表面润湿处理。
如此，一方面，降低泡沫金属的表面张力，提高硅溶胶进入泡沫金属孔洞的速度，使得硅溶胶与泡沫金属充分接触，提高生产效率；另一方面，去除泡沫金属表面的灰尘、杂质。
此外，本发明的表面活性剂可以为脂肪醇磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐、烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、甘油脂肪酸酯硫酸盐、脂肪族铵盐、烷基氨基酸、羧酸基甜菜碱、磺基甜菜碱、磷酸酯甜菜碱、脂肪族聚酯、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
本实施例中，所述步骤（2）还包括超声波处理步骤，具体为：将制得的硅溶胶倒入放置有通孔型高阻尼泡沫金属的模具中，超声波处理，凝胶。
如此，超声波处理有利于硅溶胶快速泡沫金属的孔洞，提高生产效率。
本实施例中，所述有机硅烷为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物。
本实施例中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮中的一种或几种的混合物。
本实施例中，所述碱为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
本实施例中，所述步骤（2）之后和步骤（3）之前还包括老化步骤和/或溶剂置换步骤和/或改性步骤。
如此，老化步骤可以提高气凝胶的三维网络骨架，改变孔径；溶剂置换步骤可以提高干燥效率；改性步骤可以定向改变气凝胶表面官能团，例如使气凝胶表面具有疏水特性。
本实施例中，所述老化和溶剂置换温度为0~65℃。
本实施例中，所述改性步骤为利用改性剂对气凝胶复合凝胶体进行表面修饰，所述改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
本实施例中，所述干燥为常压干燥、超临界干燥、冷冻干燥或亚临界干燥。
本实施例中，所述隔热吸声件的制备方法包括以下步骤：
（a）气凝胶-胶粘剂浆料的制备，将具有内部疏水、表面亲水结构特征的气凝胶粉体与胶粘剂混合，气凝胶粉体与胶粘剂的质量比为1：5~50，得到气凝胶-胶粘剂浆料；
（b）将得到的气凝胶-胶粘剂浆料倒入放置有通孔型高阻尼泡沫金属的模具中；
（c）固化，得到高阻尼气凝胶复合材料。
如此，该制备方法简单、实用，适合工业化生产。
本实施例中，所述步骤（b）之前还包括通孔型高阻尼泡沫金属表面润湿步骤，具体为利用表面活性剂或表面活性剂水溶液对通孔型高阻尼泡沫金属进行表面润湿处理。
本实施例中，所述步骤（b）还可以为利用真空负压技术将得到的气凝胶-胶粘剂浆料填充在通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中。
如此，在气凝胶-胶粘剂浆料进入泡沫金属时，对泡沫金属进行负压抽气处理，加速泡沫金属孔洞中的空气排除，提高气凝胶-胶粘剂浆料进入泡沫金属的速率，进而提高生产效率。
本实施例中，所述固化工艺为常温固化、加热固化、紫外固化、恒温恒湿养护、蒸汽养护或高温高压养护。
如此，使用水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂等胶粘剂时，固化工艺优选常温固化；使用水性氨基树脂、水性有机硅树脂等胶粘剂时，固化工艺优选加热固化；使用水性UV树脂等胶粘剂时，固化工艺优选紫外固化；使用普通硅酸盐水泥等胶粘剂时，固化工艺优选恒温恒湿养护、蒸汽养护或高温高压养护。
下面为具体实施例部分。
实施例1
隔热吸声件通过以下步骤制备得到：
（1）在40℃下，将正硅酸甲酯、去离子水、甲醇、稀盐酸混合搅拌，搅拌反应40h，然后加稀氨水，搅拌，反应0.5h，得到硅溶胶，其中正硅酸甲酯、去离子水、甲醇、稀盐酸、稀氨水的体积比为1：0.1：0.5：0.0025：0.025，稀盐酸和稀氨水的浓度为0.3mol/L；
（2）使用烷基酚聚氧乙烯醚和水的混合液（质量比为1：90）清洗、润湿通孔型高阻尼Mn-Cu泡沫合金；
（3）将步骤（1）的硅溶胶倒入放有通孔型高阻尼Mn-Cu泡沫合金的模具中，凝胶；
（4）CO2超临界干燥，得到隔热吸声件。
一种气凝胶复合吸声结构，包括以上步骤制备得到的隔热吸声件，以及分布在所述隔热吸声件侧面的若干个锥形的开口空腔，界面剖析图如图1所示，所述隔热吸声件由气凝胶和通孔型高阻尼泡沫金属构成，所述气凝胶填充在所述通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中。
实施例2
隔热吸声件通过以下步骤制备得到：
（1）在0℃下，将正硅酸乙酯、去离子水、乙醇、稀盐酸混合搅拌，搅拌反应60h，然后加氢氧化钠水溶液，搅拌，反应1h，得到硅溶胶，其中正硅酸乙酯、去离子水、乙醇、稀盐酸、氢氧化钠水溶液的体积比为1：0.05：8：0.5：0.0025，稀盐酸和氢氧化钠水溶液的浓度为0.3mol/L；
（2）使用十二烷基苯磺酸钠和水的混合液（质量比为1：50）清洗、润湿通孔型Cu-Zn-Al形状记忆泡沫合金；
（3）将步骤（1）的硅溶胶倒入放有通孔型Cu-Zn-Al形状记忆泡沫合金的模具中，同时进行超声波处理，凝胶；
（4）使用三甲基氯硅烷对步骤（3）的复合凝胶体疏水改性；
（5）常压干燥，得到隔热吸声件。
一种气凝胶复合吸声结构，包括以上步骤制备得到的隔热吸声件，以及分布在所述隔热吸声件侧面的若干个椭圆形的开口空腔，界面剖析图如图2所示，所述隔热吸声件由气凝胶和通孔型高阻尼泡沫金属构成，所述气凝胶填充在所述通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中。
实施例3
隔热吸声件通过以下步骤制备得到：
（1）在70℃下，将甲基三甲氧基硅烷、去离子水、甲醇、稀盐酸混合搅拌，搅拌反应4h，然后加稀氨水，搅拌，反应0.01h，得到硅溶胶，其中甲基三甲氧基硅烷、去离子水、甲醇、稀盐酸、稀氨水的体积比为1：5：1：0.0025：0.5，稀盐酸和稀氨水的浓度为0.3mol/L；
（2）使用二辛基琥珀酸磺酸钠和水的混合液（质量比为1：100）清洗、润湿通孔型Ti-Ni形状记忆泡沫合金；
（3）将步骤（1）的硅溶胶倒入放有通孔型Ti-Ni形状记忆泡沫合金的模具中，凝胶；
（4）冷冻干燥，得到隔热吸声件。
一种气凝胶复合吸声结构，包括以上步骤制备得到的隔热吸声件，以及分布在所述隔热吸声件侧面的若干个矩形的开口空腔，界面剖析图如图3所示，所述隔热吸声件由气凝胶和通孔型高阻尼泡沫金属构成，所述气凝胶填充在所述通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中。
实施例4
隔热吸声件通过以下步骤制备得到：
（1）在25℃下，将甲基三乙氧基硅烷、去离子水、乙醇、稀盐酸混合搅拌，搅拌反应4h，然后加氢氧化钾水溶液，搅拌，反应0.01h，得到硅溶胶，其中甲基三乙氧基硅烷、去离子水、乙醇、稀盐酸、氢氧化钾水溶液的体积比为1：2：4：0.025：0.05，稀盐酸和稀氨水的浓度为0.3mol/L；
（2）使用单硬脂酸甘油酯和水的混合液（质量比为1：100）清洗、润湿通孔型高阻尼Zn-Al泡沫合金；
（3）将步骤（1）的硅溶胶倒入放有通孔型高阻尼Zn-Al泡沫合金的模具中，利用抽气装置对泡沫合金一端进行负压处理，加速硅溶胶进入泡沫合金孔洞的速率，凝胶；
（4）对步骤（3）的复合凝胶体老化3天；
（5）亚临界干燥，得到隔热吸声件。
一种气凝胶复合吸声结构，包括以上步骤制备得到的隔热吸声件，以及分布在所述隔热吸声件侧面的若干个蜂窝形的开口空腔，界面剖析图如图4所示，所述隔热吸声件由气凝胶和通孔型高阻尼泡沫金属构成，所述气凝胶填充在所述通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中。
实施例5
隔热吸声件通过以下步骤制备得到：
（1）将具有内部疏水、表面亲水结构特征的TiO2气凝胶粉体与水性丙烯酸乳液高速搅拌混合，搅拌速率为2000转/min，TiO2气凝胶粉体与水性丙烯酸乳液的质量比为1：5，得到复合浆料；
（2）使用磷酸酯甜菜碱和水的混合液（质量比为1：200）清洗、润湿通孔型Fe-Mn-Si形状记忆泡沫合金；
（3）将复合浆料倒入放置有通孔型Fe-Mn-Si形状记忆泡沫合金的模具中，同时利用抽气装置对泡沫合金一端进行负压处理；
（4）常温固化，得到隔热吸声件。
一种气凝胶复合吸声结构，包括以上步骤制备得到的隔热吸声件，以及分布在所述隔热吸声件内部的若干个锥形的空腔，界面剖析图如图5所示，所述隔热吸声件由气凝胶和通孔型高阻尼泡沫金属构成，所述气凝胶填充在所述通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中。
实施例6
隔热吸声件通过以下步骤制备得到：
（1）将具有内部疏水、表面亲水结构特征的碳气凝胶粉体与普通425硅酸盐水泥搅拌混合，然后加水搅拌，碳气凝胶粉体、普通425硅酸盐水泥和水的质量比为1：50：12，得到复合浆料；
（2）将复合浆料倒入放置有通孔型Fe-Pd形状记忆泡沫合金的模具中，同时利用抽气装置对泡沫合金一端进行负压处理；
（3）常温固化，25℃、99%RH恒温恒湿养护28天，得到隔热吸声件。
一种气凝胶复合吸声结构，包括以上步骤制备得到的隔热吸声件，以及分布在所述隔热吸声件内部的若干个椭圆形的空腔，界面剖析图如图6所示，所述隔热吸声件由气凝胶和通孔型高阻尼泡沫金属构成，所述气凝胶填充在所述通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中。
实施例7
隔热吸声件通过以下步骤制备得到：
（1）将具有内部疏水、表面亲水结构特征的SiO2气凝胶粉体与水性UV聚氨酯乳液高速搅拌混合，搅拌速率为2000转/min，SiO2气凝胶粉体与水性UV聚氨酯乳液的质量比为1：15，得到复合浆料；
（2）使用高碳脂肪醇聚氧乙烯醚清洗、润湿通孔型高阻尼Fe-Cr泡沫合金；
（3）将复合浆料倒入放置有通孔型高阻尼Fe-Cr泡沫合金的模具中；
（4）紫外线辐射固化，得到隔热吸声件。
一种气凝胶复合吸声结构，包括以上步骤制备得到的隔热吸声件，以及分布在所述隔热吸声件内部的若干个矩形的空腔，界面剖析图如图7所示，所述隔热吸声件由气凝胶和通孔型高阻尼泡沫金属构成，所述气凝胶填充在所述通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中。
实施例8
隔热吸声件通过以下步骤制备得到：
（1）将具有内部疏水、表面亲水结构特征的V2O5气凝胶粉体与水玻璃高速搅拌混合，搅拌速率为1500转/min，V2O5气凝胶粉体与水玻璃的质量比为1：8，得到复合浆料；
（2）使用磷酸酯甜菜碱和水的混合液（质量比为1：200）清洗、润湿通孔型Cu-Al-Ni形状记忆泡沫合金；
（3）将复合浆料倒入放置有通孔型Cu-Al-Ni形状记忆泡沫合金的模具中，同时利用抽气装置对泡沫合金一端进行负压处理；
（4）110℃加热固化3h，得到隔热吸声件。
一种气凝胶复合吸声结构，包括以上步骤制备得到的隔热吸声件，以及分布在所述隔热吸声件内部的若干个蜂窝形的空腔，界面剖析图如图8所示，所述隔热吸声件由气凝胶和通孔型高阻尼泡沫金属构成，所述气凝胶填充在所述通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种气凝胶复合吸声结构，其特征在于，所述气凝胶复合吸声结构包括隔热吸声件，以及分布在所述隔热吸声件侧面或内部的若干个空腔，所述隔热吸声件由气凝胶和通孔型高阻尼泡沫金属构成，所述气凝胶填充在所述通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中；
所述空腔的形状为圆形、椭圆形、锥形、矩形、菱形、三角形、蜂窝形中的一种或多种的组合；
所述通孔型高阻尼泡沫金属的平均孔径为0.01~10mm；
所述通孔型高阻尼泡沫金属为具有通孔型三维网络骨架的形状记忆合金；
所述形状记忆合金为镍钛形状记忆合金、 铜基形状记忆合金或铁基形状记忆合金，所述铜基形状记忆合金为Cu-Zn-Al系或Cu-Al-Ni系形状记忆合金，所述铁基形状记忆合金为Fe-Mn-Si系形状记忆合金、Fe-Ni-Co系形状记忆合金、Fe-Pt系形状记忆合金或Fe-Pd系形状记忆合金；
所述气凝胶为SiO2气凝胶、TiO2气凝胶、碳气凝胶、Fe3O4气凝胶和V2O5气凝胶中的一种或多种；
所述隔热吸声件的制备包括以下步骤：
（1）硅溶胶的制备，将有机硅烷、稀盐酸、去离子水、有机溶剂混合搅拌，在25~70℃下反应40~60h，加碱溶液，搅拌，反应0.01~1h，得到硅溶胶，其中有机硅烷、去离子水、有机溶剂、稀盐酸、碱溶液的体积比为1：0.05～5：0.5～8：0.0025～0.5：0.0025～0.5；
（2）通孔型高阻尼泡沫金属表面润湿，利用表面活性剂或表面活性剂水溶液对通孔型高阻尼泡沫金属进行表面润湿处理；
（3）复合凝胶体的制备，将制得的硅溶胶倒入放置有通孔型高阻尼泡沫金属且侧面具有若干个空腔形状凸起的模具中之后，利用超声波处理，凝胶；
（4）老化，老化温度为0~65℃；
（5）改性，利用改性剂对气凝胶复合凝胶体进行表面修饰，所述改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；
（6）干燥，将得到的复合凝胶体进行干燥处理，得到隔热吸声件；
其中，在步骤（1）中加入短纤维，所述短纤维为聚丙烯纤维、芳纶纤维或碳纤维；
所述干燥为常压干燥、超临界干燥、冷冻干燥或亚临界干燥；所述有机硅烷为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物；
所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮中的一种或几种的混合物。
2.根据权利要求1所述一种气凝胶复合吸声结构，其特征在于，所述碱为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
3.一种气凝胶复合吸声结构，其特征在于，所述气凝胶复合吸声结构包括隔热吸声件，以及分布在所述隔热吸声件侧面或内部的若干个空腔，所述隔热吸声件由气凝胶和通孔型高阻尼泡沫金属构成，所述气凝胶填充在所述通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中；
所述空腔的形状为圆形、椭圆形、锥形、矩形、菱形、三角形、蜂窝形中的一种或多种的组合；
所述通孔型高阻尼泡沫金属的平均孔径为0.01~10mm；
所述通孔型高阻尼泡沫金属为具有通孔型三维网络骨架的形状记忆合金；
所述形状记忆合金为镍钛形状记忆合金、 铜基形状记忆合金或铁基形状记忆合金，所述铜基形状记忆合金为Cu-Zn-Al系或Cu-Al-Ni系形状记忆合金，所述铁基形状记忆合金为Fe-Mn-Si系形状记忆合金、Fe-Ni-Co系形状记忆合金、Fe-Pt系形状记忆合金或Fe-Pd系形状记忆合金；
所述隔热吸声件的制备包括以下步骤：
（a）气凝胶-胶粘剂浆料的制备，将具有内部疏水、表面亲水结构特征的气凝胶粉体与胶粘剂混合，气凝胶粉体与胶粘剂的质量比为1：5~50，得到气凝胶-胶粘剂浆料；
（b）通孔型高阻尼泡沫金属表面润湿，利用表面活性剂或表面活性剂水溶液对通孔型高阻尼泡沫金属进行表面润湿处理；
（c）利用真空负压技术将得到的气凝胶-胶粘剂浆料填充在通孔型高阻尼泡沫金属的孔洞中；
（d）固化，得到高阻尼气凝胶复合材料；
所述固化工艺为常温固化、加热固化、紫外固化、恒温恒湿养护、蒸汽养护或高温高压养护。
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