本技术涉及复合材料,具体涉及吸音板材,特别涉及一种吸音降噪减振复合板。
背景技术:
1、随着城市化的不断发展和交通工具的普及,人们在日常生活中经常受到各种噪声和振动的干扰,这对身体健康和心理健康都带来了潜在的威胁。城市噪声和振动问题极其复杂,例如:大量轨道交通车站建于地下,列车通过车站时,噪声和振动源主要分为三类:(1)轮、轨滚动噪声(列车噪声的主要来源)通过空气传播路径传入车站;(2)轮、轨轨道系统引起的二次结构振动和声辐射;(3)旅客和工作人员发声引起的车站内部混响噪声;这些噪声和振动构成了车站附近复杂的噪声源和声场环境,有效控制的难度极大。因而,噪声、振动已成为人们生活中不可忽视的问题。为确保人们能够在相对安静的环境中生活和工作,吸音减振功能材料成备受人们青睐。
2、目前的材料通常专注于单一功能的隔声、吸声或减振,而这对于复杂环境下的噪声控制是远远不够的。为了降低城市复杂环境下的噪音污染,研究人员和工程师们正在积极探索新的材料和技术,以便得到更多功能、更为环保的先进材料。因此,开发一种同时具有吸音、降噪、减振功能的多功能复合板材,具有极其广阔的应用前景。
技术实现思路
1、本实用新型的目的在于提供一种同时具有吸音、降噪、减振功能的多功能复合板材,提出了一种吸音降噪减振复合板。
2、为了实现上述目的,本实用新型提供了一种吸音降噪减振复合板,包括依次排列的声子晶体层、干涉通道层和多孔材料层;
3、所述声子晶体层包括若干呈周期阵列排布的声子晶体单元;所述声子晶体单元包括第一晶胞和第二晶胞;所述第一晶胞和第二晶胞为长方体结构;所述声子晶体单元包括弹性体材料层、质量块和树脂材料层,所述弹性体材料层和质量块所形成的整体嵌入树脂材料层内;所述第一晶胞中,弹性体材料层镂空填充于质量块的外部;所述第二晶胞中,弹性体材料层实心填充于质量块的外部;
4、所述干涉通道层包括腔体以及周期性排列设置在所述腔体中的若干片状材料,且相邻片状材料之间预留有通道;
5、所述多孔材料层主要由多孔粉末颗粒和粘结材料复合而成。
6、本实用新型中的一种吸音降噪减振复合板,通过将具有特定结构的声子晶体层、干涉通道层和多孔材料层进行组合,使其形成了协同作用,显著提高了复合板的吸音降噪减振效果,适合用于复杂环境下的噪声处理。
7、其中,声子晶体层能在低频(255~655 hz)段通过局部共振原理实现优异的减振隔音效果;声子晶体板在低频之间出现带隙;声子晶体板中的质量块产生局部共振原理,即声子晶体内部质量块做位移振动,而基体不振动,振动的能量在传递过程中得到有效耗散,实现了减振与隔声的效果。干涉通道层利用法布里-珀罗原理,能够在中频(600~2000hz)段通过多层膜干涉和相消干涉效应实现优异的吸音降噪效果;干涉通道层腔体内周期性的结构,使得声波在通道内发生多次反射,并因相位差产生相消干涉,导致声波能量被削弱。多孔材料层则能够在高频(>2000hz)段通过孔隙内的空气摩擦与散射耗散声波能量,实现优异的吸音降噪作用;多孔材料层中存在大量的孔隙结构,当声波入射到微孔颗粒板层时,声波会与孔洞内的空气分子和颗粒壁面发生相互作用,导致声波能量的耗散。三层结构的协同作用,实现了复合板全波段的高效吸音降噪减振效果。各层结构在其特定频段内有效发挥功效,并通过结构间的耦合效应增强整体性能,声子晶体层为其它两层提供了低频背景噪声的抑制,干涉通道层进一步增强了中频的降噪效果,并可引导部分声波至高频段由多孔材料层进行降噪处理。
8、其中,优选的,所述声子晶体单元中,质量块为纺锤形结构。
9、优选的,所述声子晶体单元的晶胞尺寸之比为a:b:c:d:l=1:1:2:2:2.5;其中,l为晶胞边长(树脂材料层),a为质量块直径,b为腰宽度,c为质量块的长度,d为弹性体材料层的长度;更优选的,d=8mm,c=8mm,b=4mm,a=4mm,l=10mm。
10、优选的,所述树脂材料层为环氧树脂层或聚甲基丙烯酸甲酯树脂层;所述弹性体材料层为聚氨酯弹性材料层或硅橡胶材料层;所述质量块为金属块,如铝、铁、铅、铜、合金。
11、优选的,所述声子晶体层的厚度为5-15mm。
12、其中,优选的,所述干涉通道层中,片状材料为弧形片状材料;更优选的,所述片状材料为波浪形片状材料。
13、优选的,所述片状材料为s型片材;更优选的,所述s型片材料的尺寸之比为m:n:w=1:2:4,其中,m为片材厚度,n为弧半径,w为弧长;更优选的,m=5mm,n=10mm,w=20mm。
14、优选的,所述干涉通道层中,相邻片状材料之间设置的通道宽度t为片材厚度的2倍。
15、优选的,所述片状材料为环氧树脂片状材料或聚甲基丙烯酸甲酯片状材料。
16、优选的,所述干涉通道层厚度为15-35mm。
17、其中,优选的,所述多孔材料层中,多孔粉末颗粒为膨胀珍珠岩、多孔陶瓷渣、多孔火山石、多孔氧化铝、多孔碳酸钙、玻化微珠、膨胀蛭石中的一种。
18、优选的,所述多孔粉末颗粒的粒径为20-100目。
19、优选的,所述粘接材料为聚氨酯树脂或环氧树脂。
20、优选的,所述多孔材料层的厚度为5-15mm。
21、其中,优选的,所述吸音降噪减振复合板,是将声子晶体层、干涉通道层和多孔材料层通过粘结材料粘结复合而成。
22、与现有技术相比,本实用新型的有益效果:
23、1、本实用新型吸音降噪减振复合板包括特定结构的声子晶体层、干涉通道层和多孔材料层,同时赋予了复合板优异的吸音降噪减振性能。
24、2、本实用新型吸音降噪减振复合板的三层结构在其特定频段内有效发挥功效,过结构间的耦合效应形成了协同效果,实现了复合板全波段的高效吸音降噪减振效果。
25、3、本实用新型吸音降噪减振复合板的吸音降噪减振效果优异,且占用空间小,相较于传统的减振、隔声、吸声等材料,可以明显节约室内使用空间。
1.一种吸音降噪减振复合板,其特征在于,包括依次排列的声子晶体层(1)、干涉通道层(2)和多孔材料层(3);
2.根据权利要求1所述吸音降噪减振复合板,其特征在于,所述质量块(105)为纺锤形结构。
3.根据权利要求1所述吸音降噪减振复合板,其特征在于,所述树脂材料层(103)为环氧树脂层或聚甲基丙烯酸甲酯树脂层;所述弹性体材料层(104)为聚氨酯弹性材料层或硅橡胶材料层;所述质量块(105)为金属块。
4.根据权利要求1所述吸音降噪减振复合板,其特征在于,所述声子晶体层(1)的厚度为5-15mm。
5.根据权利要求1所述吸音降噪减振复合板,其特征在于,所述片状材料(22)为弧形片状材料(22)。
6.根据权利要求5所述吸音降噪减振复合板,其特征在于,所述片状材料(22)为波浪形片状材料(22)。
7.根据权利要求1所述吸音降噪减振复合板,其特征在于,所述片状材料为环氧树脂片状材料或聚甲基丙烯酸甲酯片状材料。
8.根据权利要求1所述吸音降噪减振复合板,其特征在于,所述干涉通道层(2)厚度为15-35mm。
9.根据权利要求1-8任一项所述吸音降噪减振复合板,其特征在于,所述多孔粉末颗粒(31)为膨胀珍珠岩、多孔陶瓷渣、多孔火山石、多孔氧化铝、多孔碳酸钙、玻化微珠、膨胀蛭石中的一种。
10.根据权利要求9所述吸音降噪减振复合板,其特征在于,所述多孔材料层(3)的厚度为5-15mm。