多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于噪声控制领域，具体地说是一种多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构。
【背景技术】
[0002]泡沫碳化硅具有独特的孔隙结构及渗透性，其孔隙之间相互连通，各向同性好，本身具有良好的吸声性能。同时，与传统的多孔材料(例如:纤维材料及有机高分子多孔材料)相比，碳化硅泡沫陶瓷还具有耐热、抗震、耐腐蚀等其它优异的性能。泡沫陶瓷材料现在已经开始在高层建筑、隧道、地铁等防火要求极高的场合及电视发射中心，影院等较高隔音要求的场合使用，取得了良好的效果。在国家“十一五”、“863”计划支持下，中国科学院金属研宄所研发出具有全部自主知识产权的高性能、低成本多孔泡沫碳化硅制备技术，此技术制备的三维泡沫碳化硅材料，其连通性好，孔径大小、孔隙率可控，易加工，方便制成各种吸声结构。
[0003]尽管泡沫碳化硅材料本身已具备优良的吸声性能，但由于填充于其孔隙空间流体的特性阻抗一般大于相应环境介质的声阻抗，造成在环境-吸声材料表面的交界处阻抗失配，其失配程度随频率的降低而增高。交界面处的阻抗失配导致材料的吸声性能，尤其是低频段的吸声性能恶化。所以，在不损失其它频段吸声效果的前提下，经过结构设计，提高低频段的吸声效果，是噪声控制领域里面亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，从而提高低频段的吸声性能，解决多孔材料在低频段吸声效果差的问题。
[0005]本发明的技术方案是:
[0006]一种多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，对已经制造好的泡沫碳化硅基材做进一步的改进:采用不同孔径大小、不同孔隙率的多孔碳化硅叠合；或者，采用机械加工的方法，在多孔碳化硅上制作劈尖，以获取低频吸声性能。
[0007]所述的多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，采用不同孔隙率、孔径大小、厚度相同或相异的两层以上泡沫碳化硅进行粘接组合，形成多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构。
[0008]所述的多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，利用泡沫碳化硅材料可机械加工的特点，在泡沫碳化硅的底座上叠加组装吸声劈尖结构，底座与劈尖粘接复合，形成多孔泡沫碳化娃吸声材料的吸声结构。
[0009]所述的多孔泡沫碳化娃吸声材料的吸声结构，劈尖的高度小于50mm，劈尖之间平行设置。
[0010]所述的多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，利用泡沫碳化硅材料可机械加工的特点，在泡沫碳化硅的底座上加工穿孔，在泡沫碳化硅的底座上叠加组装吸声劈尖结构，底座与劈尖粘接复合，形成多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构。
[0011]所述的多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，穿孔孔径为1mm以下，劈尖I的高度小于50mm，劈尖I之间平行设置。
[0012]所述的多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，劈尖底部开设劈尖形孔，形成中空结构；劈尖形孔与底座的穿孔相对应，在劈尖形孔和穿孔相对应处大小匹配。
[0013]所述的多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，该吸声结构中所用到的多孔泡沫碳化娃，其孔结构为三维连通的泡沫结构，孔径大小在0.3mm?5mm之间，孔隙率在70?90 %之间。
[0014]所述的多孔泡沫碳化娃吸声材料的吸声结构，碳化娃吸声结构在低频段50?2000Hz的吸声性能:300Hz的吸声系数高于0.5，500Hz吸声系数高于0.9，其他频段均高于0.8。
[0015]本发明的设计思想是:
[0016]本发明运用单一或不同规格参数的三维连通泡沫碳化硅材料的组合作为吸声材料，吸声结构采用“穿孔+劈尖”结构或“层叠”结构的泡沫碳化硅材料，构建出具有不同声阻抗率吸声材料层的复合吸声结构。经过以上设计，吸声泡沫碳化硅材料与传统的吸声材料及未经改进的泡沫碳化硅相比，低频吸声效果显著提高，其他频段具有更加良好的吸声性能。
[0017]本发明的优点及有益效果是:
[0018]1、采用叠层结构的复合吸声材料，由于不同层的声阻抗不同，可有效的实现阻抗渐变，从而能够提高材料低频段的吸声性能。
[0019]2、在泡沫碳化硅上加工1mm以下的小孔，可降低材料孔隙空间内填充流体在低频段的特性阻抗，从而可以有效的同环境阻抗相匹配，因此能够提高材料低频段的吸声性會K。
[0020]3、采用底座+劈尖的复合吸声结构，整个结构也是运用了阻抗匹配的原理。劈尖用来实现低频段声波的有效透射，底座用来有效地消耗透射到其内的声波。
【附图说明】
[0021]图1为基于多孔泡沫碳化硅材料的叠层复合吸声结构。
[0022]图2为基于多孔泡沫碳化硅材料的劈尖加底座复合吸声结构。
[0023]图3为基于多孔泡沫碳化硅材料，带穿孔的劈尖加底座复合吸声结构。
[0024]其中，I一劈尖；2—底座；3—穿孔；4一劈尖形孔；5—泡沫碳化娃。
[0025]图4为复合吸声结构的吸声性能曲线。
【具体实施方式】
[0026]本发明是对已经制造好的泡沫碳化硅基材做进一步的改进，采用不同孔径大小，不同孔隙率的多孔泡沫碳化硅材料多层叠合。或者，利用泡沫碳化硅材料可机械加工的特点，在泡沫碳化硅基材上可以制作穿孔和劈尖，然后进行粘接复合。从而，制备具有穿孔或不穿孔的泡沫碳化硅吸声结构，以获取更好的低频吸声性能。
[0027]下面通过实施例和附图进一步详述本发明。
[0028]实施例1
[0029]如图1所示，采用不同孔隙率、孔径大小、厚度相同或相异的两层以上泡沫碳化硅5进行粘接组合(本实施例为三层)，形成多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构。
[0030]该吸声结构中所用到的多孔泡沫碳化硅，其孔结构为三维连通的泡沫结构，孔径大小在0.3mm?5mm之间，孔隙率在70?90%之间。
[0031]实施例2
[0032]如图2所示，利用泡沫碳化硅材料可机械加工的特点，在泡沫碳化硅5的底座2上叠加组装吸声劈尖I结构，底座2与劈尖I粘接复合，形成多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构。其中，劈尖I的高度小于50_，劈尖I之间平行设置。
[0033]该吸声结构中所用到的多孔泡沫碳化硅，其孔结构为三维连通的泡沫结构，孔径大小在0.3mm?5mm之间，孔隙率在70?90%之间。
[0034]实施例3
[0035]如图3所示，利用泡沫碳化硅材料可机械加工的特点，在泡沫碳化硅5的底座2上可以加工穿孔3，在泡沫碳化硅的底座2上叠加组装吸声劈尖I结构，底座2与劈尖I粘接复合，形成多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构。其中，穿孔孔径为10_以下，劈尖I的高度小于50mm，劈尖I之间平行设置，劈尖I底部开设劈尖形孔4，形成中空结构。劈尖形孔4与底座2的穿孔3相对应，在劈尖形孔4和穿孔3相对应处大小匹配。
[0036]该吸声结构中所用到的多孔泡沫碳化硅，其孔结构为三维连通的泡沫结构，孔径大小在0.3mm?5mm之间，孔隙率在70?90%之间。
[0037]如图4所示，经合理设计的碳化硅吸声结构，其低频段50?2000Hz的吸声性能。其中，300Hz的吸声系数高于0.5，500Hz吸声系数高于0.9，其他频段均高于0.8。
【主权项】
1.一种多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，其特征在于，对已经制造好的泡沫碳化硅基材做进一步的改进:采用不同孔径大小、不同孔隙率的多孔碳化硅叠合；或者，采用机械加工的方法，在多孔碳化硅上制作劈尖，以获取低频吸声性能。2.按照权利要求1所述的多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，其特征在于，采用不同孔隙率、孔径大小、厚度相同或相异的两层以上泡沫碳化硅进行粘接组合，形成多孔泡沫碳化娃吸声材料的吸声结构。3.按照权利要求1所述的多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，其特征在于，利用泡沫碳化硅材料可机械加工的特点，在泡沫碳化硅的底座上叠加组装吸声劈尖结构，底座与劈尖粘接复合，形成多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构。4.按照权利要求3所述的多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，其特征在于，劈尖的高度小于50mm，劈尖之间平行设置。5.按照权利要求1所述的多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，其特征在于，利用泡沫碳化硅材料可机械加工的特点，在泡沫碳化硅的底座上加工穿孔，在泡沫碳化硅的底座上叠加组装吸声劈尖结构，底座与劈尖粘接复合，形成多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构。6.按照权利要求5所述的多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，其特征在于，穿孔孔径为1mm以下，劈尖I的高度小于50臟，劈尖I之间平行设置。7.按照权利要求5所述的多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，其特征在于，劈尖底部开设劈尖形孔，形成中空结构；劈尖形孔与底座的穿孔相对应，在劈尖形孔和穿孔相对应处大小匹配。8.按照权利要求1?7之一所述的多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，其特征在于，该吸声结构中所用到的多孔泡沫碳化硅，其孔结构为三维连通的泡沫结构，孔径大小在0.3mm?5_之间，孔隙率在70?90 %之间。9.按照权利要求1?7之一所述的多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构，其特征在于，碳化硅吸声结构在低频段50?2000Hz的吸声性能:300Hz的吸声系数高于0.5，500Hz吸声系数高于0.9，其他频段均高于0.8。
【专利摘要】本发明属于噪声控制领域，具体地说是一种多孔泡沫碳化硅吸声材料的吸声结构。本发明对已经制造好的泡沫碳化硅基材做进一步的改进：(1)运用单一或不同规格参数的三维连通泡沫碳化硅材料的组合作为吸声材料；(2)吸声结构采用“穿孔+劈尖”结构或“层叠”结构的泡沫碳化硅材料，构建出具有不同声阻抗率吸声材料层的复合吸声结构。经过以上设计，吸声泡沫碳化硅材料与传统的吸声材料及未经改进的泡沫碳化硅相比，低频吸声效果显著提高，其他频段具有更加优良的吸声性能。
【IPC分类】G10K11/162
【公开号】CN104882138
【申请号】CN201510151614
【发明人】张劲松, 许卫刚, 姜春海
【申请人】中国科学院金属研究所
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月1日