توسعه مواد جذب کننده صدای متخلخل

1. تاریخچه مواد جذب صدا

انسان ها از دیرباز متوجه شده اند که پارچه ها می توانند به طور مؤثری صدا را مسدود کنند، بنابراین از دوران ماقبل تاریخ تا زمان مصر و حتی رومی، مردم از پارچه، ریده، یونجه و غیره به عنوان مواد جذب کننده صدا برای از بین بردن پژواک ها و مقاومت در برابر سر و صدا استفاده می کنند و باعث می شوند مردم احساس راحتی بیشتری کنند. این مواد در اصل مواد فیبر آلی هستند، و شکاف های کوچک بین آن ها آن ها را به مواد جذب کننده صدا طبیعی می کند و مواد جذب کننده صدای فیبر آلی تا به امروز هنوز نقش خود را ایفا می کنند.

در دوران باستان بسیاری از کشورها و مردمان دستاوردهای بزرگی در تحقیقات آکوستیک داشته اند و تجربه های زیادی را انباشته اند، اما تحقیقات در مورد مواد جذب کننده صدا همواره محدود بوده است. تحقیقات علمی در مورد مواد جذب کننده صدا ارتباط نزدیکی با نظریه طراحی آکوستیک داخلی دارد. سرانجام در سال ۱۸۹۸ دبلیو.C سابین نظریه رستگاری را تأسیس کرد، و اشاره کرد که جذب صدا نقش تعیین کننده ای در برگشت یک اتاق دارد و توسعه مواد جذب کننده صدا وارد دوران جدیدی شد.

او از سال ۱۹۱۰ تا ۱۹۱۵ با این شرکت کار می کرد و ابتدا یک سفال متخلخل و بعدها آجر متخلخل را برای کلیسای سنت توماس و کلیسای ریورساید در نیویورک توسعه داد. او برای «به حداکثر رساندن نرمی و غنای صدای عضو» پیشنهاد کرد که با استفاده از تخته های احساسی و سیم به ضخامت ۱ اینچی فاصله ۱/۴ اینچی را در اتاق موسیقی از هم جدا کنند؛ برای جذب فرکانس های پایین، او پیشنهاد استفاده از پوشش داخلی بسیار نازک از چوب 1 اینچ فضای ضخامت. می توان گفت که او پایه و اساس تحقیقات آکوستیک اتاق مدرن را گذاشته است.

آکوستیک کشورم از سال 1929 شروع شد. پس از اینکه پروفسور ما دایو آزمایشگاه تحقیقات آکوستیک را در سال ۱۹۵۷ تأسیس کرد، تحقیقات آکوستیک کشورم پیشرفت های قابل توجهی داشته است. تحت رهبری پروفسور ما دایو، کشور من نظریه بدن جذب کننده صدا سوراخ شده میکرو را پیشنهاد کرد، و یک کلوچه سوراخ کوچک را توسعه داد تا به طور موثری صدای جریان هوا را کاهش دهد. و قانون فشار سر و صدای جریان هوا را تثبیت کرد. پایه محکمی برای توسعه آکوستیک در کشورم گذاشته است.

در دهه ۱۹۵۰ مردم شروع به مطالعه روانشناسی صدا کردند. از اثر هاس در سال ۱۹۵۱، شنوایی دوگانگی در اواخر دهه ۱۹۶۰

از مفهوم و شاخص هایی مانند وضوح و ضریب همبستگی دو شکلی IACC که در دهه ۱۹۷۰ پیشنهاد شد، این تئوری ها حمایت نظری قابل اعتمادی را برای آرایش دقیق مواد جذب کننده صدا فراهم می کنند. در این مدت تحقیقات بر روی مواد جذب کننده صدا شروع به عمیق و با شدت کرد. مطالعه مواد جذب کننده صدا علاوه بر عملکرد صدا شامل خواص دیگری نیز می شود. عواملی مانند خواص مکانیکی، حرارتی و نوری مواد، مقاومت رطوبت، مقاومت در برابر آتش سوزی، نگهداری، ساخت و ساز و اثرات هنری مواد، و محل انتخاب و نصب مواد جذب کننده صدا به تدریج دقیق تر می شوند. در طراحی تئاتر نیز مخاطب به عنوان جذب کننده صدای بزرگ به طور مفصل مورد مطالعه قرار می شود.

با توجه به ویژگی های صوتی مواد سست و متخلخل، مردم مواد جذب کننده صدا یعنی مواد متخلخل جذب کننده صدا را ایجاد کرده اند. مواد متخلخل پر استفاده ترین مواد جذب کننده صدا در حال حاضر هستند. انواع آن شامل مواد غیر آلی و آلی متخلخل متخلخل صدا است. مواد، مواد کف مانند متخلخل جذب صدا، مواد متخلخل دانه ای جذب صدا، و غیره. با توسعه و نوآوری آکوستیک و فناوری، تحقیقات اختصاصی کارگران آکوستیک و توسعه بازار، مواد جدید متخلخل جذب کننده صدا وجود خواهد داشت. در حال حاضر مواد متخلخل جذب کننده صدا به طور گسترده ای در سالن های کنفرانس، سالن های کنسرت، سالن های اجتماعات، و ساختمان های دیگر با نیازهای صوتی بالا مورد استفاده قرار می گیرند.

2. اصل مواد جذب کننده صدای متخلخل

ماده به اصطلاح متخلخل جذب کننده صدا این است که این نوع ماده از دنده های جامد و میکروپورها یا شکاف ها تشکیل شده است. مواد متخلخل جذب کننده صدا دارای تعداد زیادی میکروپور یا شکاف به هم پیوسته هستند و منفذ ها کوچک و به طور مساوی در داخل ماده توزیع می شوند و به بیرون باز می شوند و به اعماق فضای داخلی ماده می روند. مکانیسم جذب صدا به این صورت است که وقتی موج صوتی بر روی سطح ماده اتفاق می افتد، قسمتی از آن بر سطح ماده منعکس می شود و بخش دیگر به داخل ماده نفوذ می کند و به جلو انتشار می دهد. اصطکاک بر روی دیواره دنده یا سوراخ رخ می دهد و انرژی صوتی به انرژی گرمایی تبدیل می شود و به دلیل ویسکوزیته و اثر هدایت گرما از بین می رود. پس از انعکاس موج صوتی بر روی دیواره سفت و سخت، هنگامی که از ماده عبور می کند و به سطح باز می گردد، بخشی از موج صوتی به هوا منتقل می شود و بخشی از موج صوتی دوباره به داخل ماده منعکس می شود. باعث می شود که ماده مقداری از انرژی صوتی را جذب کند. امواج صوتی با فرکانس بالا می توانند لرزش ذرات هوا در شکاف را سرعت بخشند و تبادل گرما بین هوا و دیواره سوراخ نیز شتاب می شود. این باعث می شود که مواد متخلخل خواص جذب صدای فرکانس بالا خوبی داشته باشند.

3. طبقه بندی مواد متخلخل جذب صدا

مواد متخلخل جذب کننده صدا اثرات جذب کننده صدا بهتری دارند و شایع ترین مواد جذب کننده صدا هستند. در ابتدا این مواد عمدتاً مواد آلی مانند کنف و پنبه بودند و اکنون عمدتاً پشم شیشه ای و پشم سنگی هستند.

3.1 مواد فیبر

مواد فیبری عمدتاً به مواد جذب کننده صدای فیبر آلی و مواد جذب کننده صدای فیبر غیر آلی با توجه به خواص فیزیکی و ظاهر آن ها تقسیم می شوند.

3.1.1 مواد فیبر آلی

مواد سنتی جذب کننده صدای فیبر آلی خواص جذب کننده صدا خوبی در محدوده فرکانس متوسط و بالا دارند، و تقریباً به الیاف حیوانی و الیاف گیاهی تقسیم می شوند. مواد فیبر حیوانی عمدتاً شامل فرش پشمی احساسی و خالص است که با عملکرد جذب صدا خوب و اثر دکوراسیون زرق و برق دار مشخص می شوند، اما گران قیمت هستند و به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند. مواد فیبر گیاهی، مانند مواد آلی فیبر طبیعی مانند تخته فیبر نیشکر، تخته فیبر چوب، تخته فیبر چوب سیمان، و مواد فیبر شیمیایی مانند فیبر آکریلونیتریل، فیبر پلی استر، ملمین و غیره، اما این مواد دارای مقاومت در برابر آتش ضعیف، مقاومت در برابر خوردگی، و مقاومت در برابر رطوبت هستند. ، برنامه توسط شرایط محیطی محدود شده است.

3.1.2 مواد فیبر غیر عضوی

مواد فیبری غیر عضوی عمدتاً شامل پشم سنگ، پشم شیشه ای، پشم سرباره و پشم فیبر سیلیکات آلومینیوم و غیره است. با توجه به عملکرد جذب صدای خوب آنها، وزن سبک، بدون پروانه، بدون پوسیدگی، بدون احتراق، بدون پیری و غیره، آنها به تدریج جایگزین مواد سنتی جذب کننده صدای فیبر طبیعی به طور گسترده ای در مهندسی آکوستیک استفاده شده است. با این حال، به دلیل شکننده بودن فیبر و شکستن آن آسان است، پودر فیبر حاصل در هوا پرواز خواهد کرد و گرد و غبار تشکیل شده پوست را خارش خواهد داد، محیط زیست را آلوده می کند و بر تنفس تأثیر می گذارد که این نقطه ضعف آن در کاربرد است. در مقایسه با الیاف آلی مصنوعی، الیاف شیشه ای و الیاف طبیعی آسان به سن نیست، که قبلاً مزیت عملکرد مواد فیبر شیشه ای بود، اما از دیدگاه حفاظت از محیط زیست، تنزل مواد آسان نیست به طوری که در نهایت به زباله های جامد تبدیل خواهد شد. آلودگی ثانویه محیط زیست.

3.2 مواد فوم

مواد فوم عمدتاً شامل پلاستیک برنج فوم، پلاستیک فوم پلی اورتان، شیشه فوم و بتن ایرا شده است. با توجه به اشکال مختلف سلولی مواد فوم، می توان آن را به سلول های بسته، سلول های باز و سلول های نیمه باز تقسیم کرد. فوم های سلول بسته را فوم های سلول بسته می نامند، آنهایی که به یکدیگر متصل هستند فوم های سلول باز نامیده می شوند و آنهایی که هم به هم متصل هستند و هم بسته هستند فوم های نیمه باز سلول هستند.

3.2.1 فوم سلول بسته

ماده فوم فلزی با ساختار سلول بسته با آلومینیوم فوم شده سلول بسته نشان داده می شود. ضریب جذب صوتی آلومینیوم فوم شده سلول بسته نسبتاً کم است، زیرا رسیدن امواج صوتی به داخل منفذ و تعامل با آن دشوار است. فقط برخی ترک ها و میکروپورها وجود دارد. نمی توان از آن به عنوان یک ماده جذب کننده صدا خوب استفاده کرد.

3.2.2 نیمه باز فوم سلول

فوم آلومینیومی نیمه باز سلول را می توان با نفوذ فشار بالا تهیه کرد و در طول آماده سازی آن می توان اتصال منفذ مورد انتظار را با کنترل پارامترهای آماده سازی به دست آورد.

3.2.3 فوم سلول باز

تخلخل و شکل منفذ را می توان با کنترل شکل و اندازه ذرات کنترل کرد و مواد با تخلخل بالا را می توان ساخت. از آنجا که ماده فوم سلول باز دارای ساختار کانال پیچیده و خلاء های ناهموار داخلی است، مقاومت جریان بالایی دارد، بنابراین فوم های سلول باز مقاومت جریان بالایی دارند. عملکرد کلی جذب صدا فوم آلومینیوم سلولی بسیار بهتر از عملکرد سلول های بسته است.

3.3 مواد ذرات

مواد دانه ای عمدتاً به بلوک ها و صفحات تقسیم می شوند. بلوک ها عمدتاً شامل آجرهای جذب کننده صدا سرباره، آجرهای جذب کننده صدا پرلیت گسترش یافته، و آجرهای جذب کننده صدا تراکوتا هستند که بیشتر برای کلوچه هایی با بخش های بزرگ سنگ تراشی استفاده می شوند. تخته عمدتاً شامل تخته تزئینی جذب کننده صدا پرلیت گسترش یافته است که سبک وزن، غیر قابل احتراق، حفظ گرما، عایق حرارتی و استحکام کم است. با این حال، اثر جذب صدا از مواد دانه ای نسبتا ضعیف است، بنابراین آنها به طور کلی در مناسبت های با الزامات بالا برای مقاومت در برابر رطوبت و حفاظت از آتش استفاده می شود.

3.4 مواد فلزی

مواد متخلخل جذب کننده صدا که با پودر فلزی به عنوان مواد اولیه تولید می شوند، مواد جدید جذب کننده صدا هستند که در سال های اخیر ظاهر شده اند، مانند پانل های جذب کننده صدای فلز کاروم که در ژاپن تولید می شوند. مزیت آن این است که قدرت فلز را دارد، و می تواند با ابزارهای ساده خم و بریده شود. اما بیشتر این مواد نازک هستند و نیاز به تکیه بر حفره پشت سر دارند.

4. چشم انداز آینده

اکنون پس از مطالعه رابطه بین شکل سطحی ماده جذب کننده صدا و ضریب جذب صدا، افراد ماده جذب کننده صدای متخلخل به شکل پود را اختراع کرده اند که می تواند جذب صدا و از دست دادن انتقال را در یک باند خاص بهبود بخشد. و مواد جذب کننده صدا فیبر به دلیل ارزان بودن شروع به نشان دادن نشاط قوی خود کرده اند و مواد جذب کننده صدا از نوع ذرات نیز شروع به پخش مزایای با دوام خود در محیط های خاص کرده اند.

آلمان به منظور جایگزینی مواد جذب کننده صدای فیبر معدنی که برای سلامتی مضر هستند، ابتدا یک صفحه میکرو سوراخ شده را توسعه داد که یک ساختار جذب کننده صدا تشدید سبز و کارآمد بود. چشم انداز کاربرد گسترده ای در کنترل نویز در صنعت دارد، به ویژه در محیط های افراطی با دمای بالا، شدت صدا بالا یا در محیط های خاص با الزامات پاکیزگی بالا، بنابراین یک جهت تحقیقاتی نیز خواهد بود که در آینده به توسعه خود به ویژه گسترش جذب نویز ادامه خواهد داد. تحقیقات در مورد پهنای باند صوتی و نویز با فرکانس پایین، استفاده از مواد مختلف و یا ساختارهای مشتق شده میکرو سوراخ دار بسته نرم افزاری لوله انعطاف پذیر ساختار جذب صدای صفحه سوراخ دار، و توسعه صفحات و سازه های میکرو سوراخ شده در نسبت های مختلف زیست محیطی

مانند برنامه های کاربردی در دمای بالا، شدت صدا بالا و محیط های دیگر، دارای طیف گسترده ای از چشم انداز کاربرد است.

با پیشرفت جامعه، افراد الزامات بالاتر و بالاتری برای کیفیت محیط صدا دارند. یک ماده جذب کننده صدا واحد دیگر نمی تواند الزامات حفاظت از محیط زیست و جذب صدای با کارایی بالا را برآورده کند. در میان زباله های جامد صنعتی، تحقیقات در مورد تهیه مواد جذب کننده صدا از زباله های جامد فله ای مانند سرباره کوره انفجار، خاکستر مگس، و گنگ زغال سنگ باید تقویت شود و امکان تهیه مواد جذب کننده صدا از سرباره فولادی، پودر دم کردن، زباله های ساختمانی و غیره به عنوان مواد اولیه باید بیشتر مورد کاوش قرار گیرد. ، به طوری که برای تحقق بخشیدن به آماده سازی کم هزینه و استفاده صنعتی از مواد جذب صدا.

در آینده مواد آکوستیک «سازگار با محیط زیست» و «امن» کانون توسعه خواهند بود. حفاظت محیط زیست اکو و توسعه پایدار کانون نوسازی معماری در قرن جدید است، و همچنین موضوع اصلی تحقیقات جهانی در قرن بیست و یکم است. تولید مواد جذب کننده صدا که برای بدن انسان بی ضرر هستند، می توانند بازیافت شوند، و بسیار کارآمد هستند، چشم انداز کاربرد خوبی دارد. در عین حال باید به طراحی زیبایی شناختی محصول نیز توجه کرد، به طوری که ماده جذب کننده صدا هم عملی باشد و هم به صورت زمین.