一种性能可调的透明软物质隔声膜及性能调整的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于隔声降噪技术领域，主要针对单一频率噪音突出且对透光率要求较高的场合，具体涉及一种性能可调的透明软物质隔声膜及性能调整的方法。
【背景技术】
[0002]进入21世纪，我国工业化、城镇化进程的不断加快，噪声已成为环境污染的主要因素之一。伴随着人们工作节奏的加快和生活压力的与日俱增，噪音污染对人们身心健康的影响已引起社会各界的广泛关注。此外，噪音还会对工业设备、仪表的精度和使用寿命造成不利影响，因此噪音污染的防治与控制已经成为全球范围内的迫切问题。噪声传播的整个系统主要包括噪声源、传播途径，针对这两个组成部分，当前国内外噪声控制的方法主要有两类。一是控制噪声源，如通过改进生产工艺、结构，提高部件的加工精度降低设备的噪音，但由于在一些场合难以避免噪音源的客观存在，因此更为有效的办法是在声的传播过程中通过各种声功能材料和结构阻隔、吸收声波，减少对接受者的危害。
[0003]关于隔声材料的研宄和应用已有几十年历史，材料的隔声性能与材料本身的刚性、质量及阻尼性能直接相关。提高隔声量的有效途径是使材料的特性阻抗与声波在其中传播的流介质的特性阻抗失配，大部分声波不能进入材料内部而被阻挡，因此传统隔声材料具有较大的密度和刚度，如钢、砖、混凝土等金属、无机材料，十分笨重，可加工性差，其在高频区域满足质量定律，中低频隔声性能不是十分理想，使用范围受到很大限制。随着汽车、高铁、航天航空等工业的飞速发展，人们迫切期待着轻量、超薄、加工性好的隔声材料，以满足不同场合的需要。对于具有较好阻尼性能的轻质，超薄材料，进入材料内部的声能大部分转变成热能而耗散掉，因此具有粘弹性的高分子材料和具有多孔弹性的玻璃纤维成为声学材料领域的研宄热点，然而当前应用中，这两种材料常用于隔声结构的中间层，将两层金属基板隔开以减弱共振频率区和吻合频率区的声能透射。
[0004]在众多软物质中，介电高弹聚合物(DE)作为一种具有长链结构的高分子聚合物，许多基体都具有较高的阻尼损耗因子及高透光性，在外界电刺激下受到麦克斯韦应力作用，产生很大的电致应变。此外，介电高弹聚合物环境适应性强、易于成形和不易疲劳损坏，是一种可用于隔声结构的理想材料。而另一类软物质一一离子凝胶具有多孔弹性结构、良好的导电性，也可通过适当工艺赋予较高的透光性，在隔声领域极具应用价值。
[0005]现有轻质隔声材料多应用于同金属组成复合结构，无法达到真正轻质、柔性需求，而均质高分子材料的隔声性能主要依赖于材料的面密度和劲度。
【发明内容】
[0006]为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种性能可调的透明软物质隔声膜及性能调整的方法，本发明将介电高弹聚合物因粘弹性阻尼运动损耗能量和多孔弹性离子凝胶内部孔隙间空气与基体摩擦耗能两种不同耗散原理充分结合，利用高透光性的丙烯酸酯基介电高弹聚合物自身粘性与同样具有高透光性的离子凝胶粘接为三明治夹心膜结构，提高了材料隔声降噪性能；同时利用离子凝胶的良好导电性能，可通过电学参量改变材料的劲度，从而调整该透明软物质隔声膜的隔声性能；该软物质隔声膜具有能轻质、柔性、易于加工、制备成本低、高透光性等特点，非常适用于单一频率噪音源突出且对透光性有较高需求的工作条件。
[0007]为了达到上述发明目的，本发明采取的技术方案是:
[0008]一种性能可调的透明软物质隔声膜，包括聚苯烯塑料支撑架4，经等双轴预拉伸后固定于聚苯烯塑料支撑架4上的介电高弹聚合物夹层2，分别粘接在介电高弹聚合物夹层2上下两表面的上离子凝胶层I和下离子凝胶层3，所述下离子凝胶层3与聚苯烯塑料支撑架4不接触，所述上离子凝胶层I粘接的位置与下离子凝胶层3 —致，且大小与下离子凝胶层3相同；介电高弹聚合物夹层2受到均匀张力的作用，为透明软物质隔声膜提供刚度。
[0009]所述介电高弹聚合物夹层2具有强的粘性、高透光性及不可压缩性，其高分子基体为丙烯酸酯。
[0010]所述上离子凝胶层I和下离子凝胶层3具有好的导电性及高透光性，依靠介电高弹聚合物夹层2自身具有的粘性与其粘接形成多层薄膜结构。
[0011]所述聚苯烯塑料支撑架4的形状为圆环或方框，厚度小于介电高弹聚合物夹层2特征尺寸的5%。
[0012]所述介电高弹聚合物夹层2的厚度都不大于0.25mm，所述上离子凝胶层I和下离子凝胶层3的厚度均不大于0.5mm，透明软物质隔声膜整体厚度小于1.25mm。
[0013]所述上离子凝胶层I的侧面边缘上离子凝胶层部分区域101与下离子凝胶层3的侧面边缘下离子凝胶层部分区域301超出聚苯烯塑料支撑架4，为透明软物质隔声膜工作时加载电压提供接口。
[0014]上述所述的性能可调的透明软物质隔声膜进行性能调整的方法，通过上离子凝胶层I和下离子凝胶层3的侧面边缘超出聚苯烯塑料支撑架4尺寸的上离子凝胶层部分区域101和下离子凝胶层部分区域301将直流电压加载于其上，从而在整个透明软物质隔声膜厚度方向产生极化电场；介电高弹聚合物夹层2在外部极化电场的作用下，内部偶极子从无序状态变为有序状态，电子从一端电极流向另一端，其上下两表面分别带有等量异性电荷，介电高弹聚合物夹层2受到麦克斯韦应力的作用，其应力发生变化，初始应力部分被麦克斯韦应力抵消，透明软物质隔声膜的等效刚度减小；由于均质高分子材料的隔声性能主要依赖于材料的面密度和劲度，通过上述电学参量的控制能够实现对透明软物质隔声膜性能的调整。
[0015]本发明和现有技术相比，具有如下优点:
[0016]I)真正具有轻质、柔性、超薄的特点，整体厚度小于1.25mm。
[0017]2)易于加工、易于现场作业。
[0018]3)具有高透光性，非常适用于对光学精密设备的噪音防护及隔振。
[0019]4)可根据噪音环境改变材料的声学性能，使用范围较广。
【附图说明】
[0020]图1为本发明具有环形支撑框的透明软物质隔声膜结构示意图。
[0021]图2为本发明具有方形支撑框的透明软物质隔声膜结构示意图。
[0022]图3为图1或图2的侧视图。
[0023]图4为图1或图2的剖视图。
[0024]图5为本发明具有环形支撑框的透明软物质隔声膜立体图。
[0025]图6为加载电压时透明软物质隔声膜内部麦克斯