隔音和隔音材料
7月4日下午1:35
不可否认，声音是我们存在的一个非常重要的方面。除了作为一种主要的通信形式，它还被用于地球物理学;在信号、定位和定位方面。作为能量，它可以用来分解固体和去除液体的气体。声波是原子或分子之间振动的结果。这些振动由动能转化为声能。正是这种能量使声波得以传播。
尽管它有广泛的应用和用途，但这种形式的能量有时是不需要的，并成为一种麻烦或阻碍。发动机的噪音，音乐工作室的外部噪音，合租公寓的噪音等等。因此，需要一种方法或技术来减少或屏蔽这些噪音。由于它们是波，声能可以在边缘周围折射、反射和机动。虽然它们不能被完全阻断，但可以大大减少。消除、减少或阻挡声音的行为被称为隔音，可以通过以下三种基本方法来实现:
- 距离当声波在介质(如空气)中传播时，声波的声能在介质的原子中逐渐丧失，转化为振动(动能)。因此，波到达受体的距离越远，能量损失就越多。
- 吸收:通过材料的使用，吸收和/或阻尼是隔音的复杂形式。在吸收中，隔音是通过减少声波的能量来实现的。当声波击中任何表面时，有些通过材料传播，有些在材料内被吸收，有一部分被反射(取决于表面的吸收质量)。声能通过振动转化为动能，最后通过分子间的摩擦转化为微量的热量。
- 阻尼:一种吸收形式，使振荡的声波相对于它所击中的表面发生共振。阻尼在低频时效果最好。
人们可能会认为任何材料都可以达到隔音效果，但事实远非如此。有几种材料可以有效地进行隔音。在研究这些材料之前，我们首先需要了解是什么特性使这些材料独一无二。
- 密度．密度是一种物质每体积所含的质量。它是衡量一种物质的分子是如何聚集在一起的。一种材料要隔音，它必须在适当的密度范围内。如果高度足够高，声波就会被抑制;足够低，它们就会被吸收。如果材料的密度过低，声波就会通过。如果密度太高，波就会被材料表面反射。
- 孔隙度．这一特性涉及到利用间隙通过膨胀、压缩和流动方向的改变来改变声波的能量;导致失去动力。孔隙率的优点是吸收，缺点是堵塞。
- 流电阻率．这是材料单位厚度对噪声的流动阻力。这是吸声器最重要的特性。电阻率取决于声波的锥度。
- 细胞的大小．材料的单个细胞，必须足够小，以使材料具有隔音的资格。材料的单元尺寸必须小于它要吸收或阻挡的声音的波长。细胞的排列也很重要。开放的细胞结构是更好的吸收剂，而封闭的细胞结构是更好的阻滞剂。
- 弯曲度．这是对材料细胞排列的曲折和曲折的测量。声波转弯的次数越多，失去的动量就越多。
上述特性使材料具有良好的隔音性能。现在让我们来看看一些独特的隔音材料。
- 聚氨酯泡沫．声学泡沫在20世纪70年代中期首次使用。聚氨酯泡沫是通过二醇或多元醇、二异氰酸酯和水的基本加成聚合反应制成的。由于被困气泡破裂，声学泡沫大多有开口的细胞。空气很容易通过这种类型的泡沫。聚氨酯是一种灵活的，开孔的多孔固体。声能通过两种主要方法在材料中传播:
- 声压波在聚氨酯孔隙内的流体中移动
- 弹性应力波是压力波产生的结果，压力波通过聚氨酯的框架
聚氨酯在衰减高频声波方面相当有效，但除非使用足够的厚度，否则它不能提供低频隔离。聚氨酯的多孔性大大减少了声反射，但这种低密度也允许声能的传输。声学泡沫在化学上是惰性的，但易燃。因为它是易燃的。聚氨酯泡沫不能用于工业。它更适合在室内安装。
- 感觉．毛毡是通过把纤维压在一起和垫在一起制成的。纤维可以是天然的(主要是羊毛)或合成的。两者的混合也很常见。毛毡在水分、润滑油、油脂、盐、清洁剂的存在下是持久和稳定的，对许多其他化学物质是惰性的。它弯曲到不平整表面的能力防止了在承重区域下外来物质的不必要入侵。毛毡几乎具有永久的弹性，因为它是由数百万个独立的纤维组成的。毛毡的吸声性能是其最佳密度和弹性的结果。声波的吸收是通过毛毡内单个纤维的振动来实现的。能量通过摩擦热损失消散。 Due to its method of absorbtion, too dense felt would not allow for sufficient vibrations. These qualities make it excellent for industrial sound proofing. Felt is also used as a damper in musical instruments.
- 聚酯纤维．聚酯纤维是一种人造纤维，由长链合成聚合物组成。它们通常被称为无纺布或粘合纤维织物。它们被用来制造无毒，重量轻的绝缘产品。聚酯纤维因其独特的高密度(约2000g/m^3)和孔隙率的混合而引人注目。它的吸声能力随着声音频率的增加而增加，因此它在高频时最有效。它的NRC等级在0.8到1之间。聚酯纤维is also strong with high tensile strength. Other desirable properties are it's resistance to abrasion, fire, wrinkles, stretch, impact and wear. These properties make it an excellent soundproofing material in industrial and heavy machinery settings.
- 玻璃纤维．声学玻璃纤维具有刚性和重量轻的理想结合。这种材料通常被称为隔音的变形器，可以很容易地定制，允许在最紧密的地方安装。玻璃纤维主要用于房间和大厅，以防止混响和回声。
- 质量加载乙烯基自20世纪60年代以来一直应用于隔音。它基本上是一种粘弹性材料，如聚氯乙烯，注入惰性材料，如碳酸钙或硫酸钡。粘弹性材料既有粘性又有弹性。它们会流动，但当力被消除或逆转时，它们会恢复到原来的形状。这种特性被称为滞后，有助于MLV衰减声音的能力。许多人声称MLV“将声音转化为热量”正是基于这一机制，尽管这并不是MLV衰减声音的基本方法。MLV基本上就像一个调谐质量阻尼器，能够降低波的频率。当乙烯基暴露在低温下时，它会变得非常坚硬，但当它暴露在高温下时，它会变得非常柔软。当弹性部件变得非常僵硬时，薄板的振动模式被调到更高的频率，影响其在较低频率下衰减声音的能力。反之亦然，当温度升高时，MLV会变软，直到它没有足够的顺应性来振动。 Plasticizers can be used to ensure the proper compliance of the MLV over the operating temperature range. This material is very flexible and suitable for corners and bends. It's however, expensive.
- 软木塞．软木是一种神奇的天然隔音材料。这是树皮组织的木栓层，从栎树中提取。这种材料防火，有弹性，在一定程度上不透水。软木在隔音方面非常有效，仅3毫米的材料就能阻隔10分贝的声音。这种惊人的能力是软木的细胞结构和组成的结果。空气是一种很好的绝缘材料，软木塞有50%是由空气构成的。这使得它非常轻，密度为每立方厘米0.16克。这些材料的细胞像蜂巢一样排列，每立方厘米平均包含4000万个微小的空气密封细胞。当声能通过软木塞时，能量被空气分子转化为振动能。 Cork is able to trap an immense amount of air molecules and this makes it an excellent insulator of sound.
- 绿色胶．绿胶是一种粘弹性化合物，利用约束层阻尼(CLD)系统隔绝声音。胶水被涂(夹)在两种坚硬的材料之间，如干墙。在CLD系统中，当粘弹性材料被剪切时，阻尼就发生了。当声波击中坚硬的材料时，它会使它向不同的方向移动。这种运动在绿色胶水内部产生剪切力。绿色胶的聚合设计，使它能将剪切能转化为摩擦能，从而产生热量。绿胶无毒;尽管叫这个名字，但它确实是一种粘合剂。
- 硅胶．对于狭小的空间和角落，硅胶是一个很好的隔音选择。硅树脂，又称聚硅氧烷，具有许多理想的性能。它是惰性的，导热系数低，防水，防紫外线，提供气密绝缘。硅树脂在隔音方面有应用，如填充物。它以糊状的形式应用，通常固化形成橡胶涂层。这种涂层是透气的，因此可以阻止声音通过空气传播。它也是一种很好的阻尼材料，在阻尼中频声音方面非常出色。
- 环氧树脂．环氧树脂在隔音方面的用途是由于其空气阻力和阻尼特性。它们大多用来补充其他隔音材料。在制作隔音材料时，它们可以作为粘合剂使用，因为它们比普通胶水更有优势。它们也可以作为涂层使用。
用于分类和比较这些不同材料的评级是降噪系数(NRC)，这是用于吸收剂和声音传输等级(STC)，这是用于阻挡剂。NRC的评级在0到1之间，它是材料在这四个频率(250、500、1000和2000)下的平均吸收能力。因为这是一个平均值，具有相同NRC的两种材料可能在不同的应用中工作良好。STC是一种衡量材料阻隔声音能力的指标。评分越高越好。
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