多孔性吸声材料的研究进展

余超，等：高分子水声吸声材料的研究进展　１０３　

高分子水声吸声材料的研究进展　

余超熊伟文庆珍朱金华魏徵张一飞　

（海军工程大学化学与材料系，武汉４３００３３）　樊龙龙　

（海军驻晋东南地区军事代表室，太原０３００２７）　

摘要概述了水声吸声材料的吸声机理，综述了常用的吸声结构以及相应结构的国内外水声吸声材料的研究　

现状。指出具有优良吸声性能且耐水压、低频、宽频段的高分子水声吸声材料是高分子水声吸声材料的发展趋势。　关键词水声吸声材料高分子声隐身　

潜艇的最大特点就在于它具有良好的隐蔽性和突发攻　

击能力，降低潜艇的声目标特性可以缩短敌方发现我舰的距　

离，提高潜艇的生存能力，充分发挥其战斗力。目前主要采　用在潜艇壳体上敷设吸声覆盖层来降低声目标强度。　

作为水声吸声材料必须满足两个条件…：（１）材料的特　性声阻抗与传波介质水的特性声阻抗要匹配，使声波能够无　

反射地进入材料内部；（２）材料要有大的声衰减性能，使入　

射进来的声波能绝大部分被吸收。因此影响水声吸声材料　

吸声性能的主要因素是材料体系和声学结构。笔者综述了　

常用的吸声结构以及相应结构的国内外水声吸声材料的研　

究现状，并对未来的发展趋势进行了展望。　

１　高分子水声吸声材料的吸声机理　高分子材料具有粘弹性及良好的内阻尼性能，这有利于　

将阻尼和其它吸声机制同时引入吸声材料中，改善其吸声性　

能。与其它吸声材料相比，高分子材料更容易通过发泡、模　

压和挤出等方法加工成型。而且高分子材料密度较小，其特　

性声阻抗和海水的特性声阻抗比较接近，二者容易实现匹　

配。因此高分子材料经常用作水声吸声材料。　水声吸声材料的吸声机理有３种　Ｊ：（１）材料的粘性内　

摩擦吸声，也称为阻尼损耗，是指声波进入材料后引起相邻　

质点运动速度不同，由相对运动而产生内摩擦，这可以使相　

当一部分声能转化为热能而引起声波衰减；（２）材料的弹性　

弛豫过程吸声，声波进入材料后使材料中的分子由球形变为　

椭圆形，而分子链本身并无变化，这种变形有明显的弹性滞　

第３４卷第５期　２０１２年５月　舰船科学技术　ＳＨＩＰ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖｏ１．３４，Ｎｏ．５　Ｍａｙ，２０１２　

高分子水声吸声材料的研究进展　

李永清　，朱锡　，孙卫红　，晏　欣　

（１．海军工程大学船舶与海洋工程系，湖北武汉４３００３３；　

２．海军工程大学化学与材料工程系，湖北武汉４３００３３）　

摘　要：　新型水声吸声材料的研究正向着耐压、宽频及高效吸收的方向发展。高分子材料具有高阻尼损耗　

特性，对入射声波能有效地吸收，且易于进行分子结构设计和成型加工，是符合要求的首选材料。本文结合近年来　高分子材料的微观结构与水声吸声性能的研究，从吸声机理和材料设计的角度，讨论高分子水声吸声材料的研究与　应用现状，并展望其研究前景。　

关键词：　水声吸声材料；高分子；吸声机理　

中图分类号：ＴＢ５６４　文献标识码：Ａ　

文章编号：１６７２—７６４９（２０ｌ２）０５—０００７—０６　ｄｏｉ：１０．３４０４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－７６４９．２０１２．０５．００２　

Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｓｏｕｎｄ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｐｏｌｙｍｅｒ　

ＬＩ　Ｙｏｎｇ—ｑｉｎｇ　，ＺＨＵ　Ｘｉ　，ＳＵＮ　Ｗｅｉ—ｈｏｎｇ。，ＹＡＮ　Ｘｉｎ　

（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｎａｖａｌ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｏｃｅａｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｖａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ　４３００３３，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｖａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ　４３００３３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｅｗｌｙ　ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ａｃｏｕｓｔｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｈａｓ　ｔａｋｅｎ　ｉｔｓ　ｗａｙ　ｔｏｗａｒｄ　ｔｏ　

多孔陶瓷研究进展

摘要]多孔陶瓷做为一种无机非金属材料, 因其优良的特性, 而被广泛应用于众多领域。本文综述了多孔陶瓷的概念和特性，介绍了多孔陶瓷形成的机理和多孔陶瓷的应用和发展趋势，以供大家参考。

[关键词]多孔陶瓷的概述 形成机理 应用 进展

一、多孔陶瓷的概述

多孔陶瓷是利用孔洞结构具有功能的无机非金属材料，且以气相为主，含有较多孔洞的功能陶瓷叫多孔陶瓷，几乎目前研制及生产的所有陶瓷均可以通过适当的工艺制成多孔体。

2、多孔陶瓷的分类：

根据成孔方法和孔隙结构，多孔陶瓷可分为三类：①粒状陶瓷；②泡沫陶瓷；③蜂窝陶瓷。

3、多孔陶瓷有何特性？

a. 贯穿型孔洞有优良的渗透性能。高闭孔型孔洞质轻、低热导率，表面积有良好的吸附能力、散热作用和良好化学稳定性，热稳定性强，耐高温、磨损，机械强度高。

b. 开气孔型孔洞有良好的吸声性能，与气体和液体接触面积大。极低的电导率，耐腐蚀。

c. 根据孔径大小，陶瓷可分为1000 um 到几十微米的粗孔制品、0.2 ~ 20 um

的微孔制品和0.2 um 到几纳米的超微孔制品.

二、多孔陶瓷的形成机理：

1、利用骨料颗粒的堆积，粘结形成多孔陶瓷。多孔陶瓷形成过程中，传质过程是不连续的，骨料颗粒间的连接主要有以下两种方式：

①依靠添加与其组分相同的微细颗粒，利用其易于烧结的特点，在一定的温度下，将大颗粒连接起来。

②使用一些添加剂，它们在高温下或能生成膨胀系数和化学组分与骨料相匹配的又能与骨料相浸润的液相，或是能与骨料间发生固相反应将骨料颗粒连接，每颗骨料仅在几点上与其他颗粒发生连接，形成大量的三维贯通孔道。骨料颗粒堆积、粘结而形成的多孔陶瓷。

2、利用科燃的多孔载体吸附陶瓷料浆，而后在高温下燃尽载体材料而形成孔隙结构。如采用聚氨酯泡沫塑料作为孔载体，可以制成孔结构域元泡沫塑料相同的泡沫陶瓷。根据需要，可选用不同孔结构的载体，载体应有足够的弹性和强度，可以支撑所吸附的湿物料而不致于使孔闭合。料浆干燥后，生坯在较低温度下进行排塑，这时，升温速度应缓慢，以防泡沫塑料过快燃尽而使孔坍塌。待泡沫塑料燃烧挥发后，再以较快速度升温，高温下陶瓷无料烧结，但仍保持了原有箍架而生成所需的泡沫陶瓷。这样制备的泡沫陶瓷，气孔率可达80%-90%。

新型硅基气凝胶复合材料

1. 引言

1.1 背景介绍

硅基气凝胶是一种低密度、高孔隙率、优良的绝热和吸声性能的新型多孔材料，具有广泛的应用前景。由于其独特的结构和性能，在航天航空、建筑材料、隔热保温、环境治理等领域有着重要的应用价值。传统硅基气凝胶存在着热稳定性差、机械性能较弱等缺点，在特定条件下容易产生脆性和应力集中现象，限制了其在一些特殊环境中的应用。

为了克服传统硅基气凝胶的缺点，研究人员开始探索新型硅基气凝胶复合材料。这种材料能够融合不同种类的材料，充分发挥各自优势，达到性能的协同提升。通过合理设计复合材料的结构和配方，可以有效提高材料的力学性能、热稳定性、耐久性等方面的指标，拓展硅基气凝胶在各个领域的应用范围。

研究新型硅基气凝胶复合材料具有重要意义，可以为改善硅基气凝胶的性能和拓展应用领域提供技术支持和科学依据。随着科学技术的不断发展，新型硅基气凝胶复合材料的研究和应用将会迎来更广阔的发展前景。

1.2 研究意义 随着人们对环境问题和能源问题的日益关注，高性能的绝热和吸附材料的需求也在不断增加。新型硅基气凝胶复合材料具有优异的绝热性能和吸附性能，可以有效地应对这些问题，为节能减排和资源利用提供可行的解决方案。深入研究新型硅基气凝胶复合材料的性能和应用前景，对于推动环保科技的发展，实现可持续发展目标具有积极意义。

1.3 研究现状

目前，新型硅基气凝胶复合材料的研究已经引起了广泛关注。随着人们对材料性能需求的不断提高，传统硅基气凝胶材料已经无法满足各种复杂环境下的应用需求。研究人员开始不断探索新型硅基气凝胶复合材料的制备方法和性能优化途径。

目前的研究主要集中在以下几个方面：针对传统硅基气凝胶材料机械强度较低的问题，研究人员已经通过添加纳米颗粒或纤维增强剂来增强材料的力学性能。针对硅基气凝胶材料导热性能不足的缺陷，研究人员采用导热纳米填料或复合改性技术来提高材料的导热性能。针对硅基气凝胶材料稳定性和耐久性的问题，研究人员也在探索新的表面修饰和功能化方法，以提高材料的稳定性和耐久性。