多孔吸聲材料是普遍應(yīng)用的吸聲材料。常用材料有:礦棉、離心玻璃、巖棉、硅酸鋁棉、聚酯纖維、毛氈、零甲醛密胺防火吸聲海綿、植物纖維素噴涂、玻璃纖維素噴涂、鋁纖維板、木絲板、泡沫玻璃、泡沫塑料、泡沫鋁和鋁制立體擴散吸聲集成板等。
多孔吸聲材料具有良好吸聲性能的原因,不是因為表面的粗糙,而是因為多孔材料具有大量內(nèi)外連通的微小空隙和孔洞。當聲波入射到多孔材料上,聲波能順著微孔進入材料內(nèi)部,引起空隙中空氣的振動。由于空氣的黏滯阻力、空氣與孔壁的摩擦和熱傳導(dǎo)作用等,使相當一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而被損耗。因此,只有孔洞對外開口,孔洞之間互相連通,且孔洞深入材料內(nèi)部,才可以有效地吸收聲能。常見的錯誤認識之一是認為表面粗糙的材料具有吸聲性能,其實不然,例如,拉毛水泥、表面凸凹的石材基本不具有吸聲能力。錯誤認識之二是認為材料內(nèi)部具有大量孔洞的材料具有良好的吸聲性能,如聚苯、聚乙烯、閉孔聚氨酯、加氣混凝土等,事實上,這些材料由于內(nèi)部孔洞沒有連通性,聲波不能深入材料內(nèi)部振動摩擦,因此吸聲系數(shù)很小。
多孔材料一般對中高頻聲波具有良好的吸聲作用。影響和控制多孔材料吸聲特性的因素,主要是材料的空氣流阻、孔隙率、比表面積以及纖維的直徑、排列形式等??諝饬麝柗从沉丝諝馔ㄟ^多孔材料阻力的大小。孔隙率是指材料中連通的孔隙體積和材料總體積之比。比表面積是連通孔隙的總展開表面積與材料體積的比。
影響較大的是空氣流阻,它定義為:當穩(wěn)定氣流通過多孔材料時,材料兩面的壓差和氣流體積速度之比。見GB/T 25077-2010《聲學(xué)多孔吸聲材料流阻測量》。對于一定厚度的材料,流阻越大,說明空氣穿透量就小,吸聲性能會下降;但流阻太小,聲能因摩擦力、黏滯力而損耗的效率就低,吸聲性能也會下降。所以,多孔材料存在最佳流阻。在實際工程中,一般通過容重(又稱密度)粗略控制吸聲性能。同一種纖維材料,表觀密度越大,孔隙率越小,流阻越大。
在實際使用中,對多孔材料會做各種表面處理。為了盡可能地保持原來材料的吸聲特性,飾回應(yīng)具有良好的透氣性。例如,用金屬格網(wǎng)、塑料窗紗、玻璃絲布等罩面,這種表面處理方式對多孔材料吸聲性能影響不大。也可用厚度小于0.05mm 的極薄柔性塑料薄膜、穿孔薄膜、穿孔率在20%以上的薄穿孔板等罩面,這樣做吸聲特性多少會受影響,尤其高頻的吸聲系數(shù)會有所降低。膜越薄,穿孔率越大,影響越小。但使用穿孔板面層時,由于面層板的共振吸聲效應(yīng),低頻吸聲系數(shù)會有所提高;使用薄膜面層,中頻吸聲系數(shù)有所提高。所以多孔材料使用穿孔板、薄膜罩面,實際上是一種復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)。
對于一些成型的多孔材料板材,如木絲板、A級防火聚酯纖維吸音板等,在進行表面粉飾時,要防止三維無縫柔性吸聲涂料把孔隙封閉,以采用水質(zhì)涂料噴涂為宜,不宜采用油漆涂刷。高溫高濕不僅會引起材料變質(zhì),而且會影響到吸聲性能。材料一旦吸濕吸水,材料中孔隙就要減少,首先使高頻吸聲系數(shù)降低,然后隨著含濕量增加,其影響的頻率范圍將進一步擴大。在一般建筑中,溫度引起的吸聲特性變化很少,可以忽略。多孔材料用在有氣流的場合,如通風(fēng)管道和消聲器內(nèi),要防止纖維的飛散。對于棉狀材料,如超細玻璃棉,當氣流速度在每秒幾米時,可用玻璃絲布、尼龍絲布等作護面層;當氣流速度大于每秒20m時,則還要外加金屬穿孔板面層。