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随着我国工业、运输业的蓬勃发展,噪声污染继空气和水污染之后又一环境污染,成为世界环境三大污染之一,严重危害了人们的身体健康,噪声控制技术已成为急需研究解决的课题,吸声降噪材料开发和设计引起了专家学者的高度重视。活性炭纤维制备的材料内部呈独特的三维立体网状结构,纤维之间有大量结构复杂的微小孔隙,孔隙之间相互连通,是一种理想的新型绿色环保多孔吸声材料,对改善环境噪声问题起着举足轻重的作用。因此,对活性炭纤维材料吸声特性进行系统的理论和试验研究具有重要意义。为了研究活性炭纤维材料的吸声性能,本论文采用针刺和活化工艺等方法制备粘胶基活性炭纤维毡,根据ISO10534-2:1998中的传递函数法,在不同频率声波范围内采用阻抗管对活性炭纤维材料的吸声性能进行测试,分别从试验和理论两方面分析了活性炭纤维材料的吸声性能,为开发和设计活性炭纤维吸声材料提供实验指导和理论支持。本论文的主要成果为(1)分析了炭化温度、炭化速率、活化温度和活化时间等工艺条件对吸声性能的影响。结果表明:在13块试样中,炭化温度500℃、炭化速率15℃/min、活化温度850℃和活化时间20 min的工艺条件下制备的活性炭纤维毡综合吸声性能最佳,其平均吸声系数高达0.62。在250-6300Hz频率范围内,随着频率的增加,活性炭纤维毡在中低频吸声系数明显增大,但在高频吸声系数出现不同程度的起伏。在中低频段,随着炭化温度和活化时间的增加,活性炭纤维毡吸声性能增加,但随着炭化速率和活化温度增加,吸声性能先增加后下降;在高频段,随着炭化温度和炭化速率的提高,活性炭纤维毡吸声性能减小,但随着活化温度的增加,活性炭纤维毡吸声性能先增加后减小,随着活化时间的增加,活性炭纤维毡吸声性能增加。活性炭纤维毡吸声性能对工艺条件依赖程度从大到小为活化温度、炭化温度、活化时间、炭化速率。(2)分析了厚度、密度、纤维直径等因素对吸声性能的影响。结果表明:厚度18mm、纤维直径8.7?m,密度52.8kg.m-3的活性炭纤维毡综合吸声性能最佳,其平均吸声系数为0.58。当厚度大于9mm时,频率超过630Hz,吸声系数均大于0.2,活性炭纤维毡具有很好的吸声性能。在250-6300Hz频率范围内,随着频率的增加,4.5mm厚的活性炭纤维毡吸声系数都增加,但厚度增加到9mm,活性炭纤维毡中低频吸声系数明显增大,但在高频吸声系数出现不同程度的起伏。在其他条件不变时,随着厚度、密度的增加,活性炭纤维毡吸声性能先增加后减少,随着纤维直径的减小,活性炭纤维毡吸声性能均提高。活性炭纤维毡结构因素对吸声性能影响程度大小依次为纤维直径、厚度、密度。(3)分析了4种活性炭纤维毡复合结构对吸声性能的影响。结果表明:活性炭纤维毡复合吸声结构吸声性能在低、中频段穿孔板共振吸声起主要作用,在高频段几乎全是多孔吸声的贡献。在80-6300Hz频率声波范围内,活性炭纤维毡在穿孔板和刚性壁面中间的复合吸声结构综合吸声性能最佳,厚度为5.2mm活性炭纤维毡构成的复合结构平均吸声系数为0.52。活性炭纤维毡紧贴在穿孔板前面的复合吸声结构第一共振频率为1650Hz,和单纯的穿孔板结构基本相同,其它3种复合吸声结构明显向低频移动相同幅度,幅值均在400Hz左右。活性炭纤维毡厚度为2.6mm、5.2mm和7.8mm的复合吸声结构中,随着活性炭纤维毡厚度的增加,活性炭纤维毡复合吸声结构吸声系数增加,而活性炭纤维毡厚度为15.6mm的复合吸声结构在80-6300Hz频率声波范围内都呈现多孔材料的吸声特性。随着空腔深度的增加,低频段的吸声性能不断提高,但在中频段反而会下降,第一共振频率向低频移动,其降幅为630Hz。(4)采用两倍厚度法,利用声阻抗转移方法计算特性阻抗率,根据Delany和Bazley提出的特性阻抗率理论模型,采用最小二乘法建立了活性炭纤维材料声学特征参数特性阻抗率幂函数。在此基础上,根据声学传播理论,建立了活性炭纤维材料吸声系数模型,并对该模型计算结果和试验结果进行了比较,结果表明两者结果基本相一致,验证了建立的活性炭纤维材料吸声性能预测模型具有一定的可信度。(5)根据声波在活性炭纤维材料中传播的基本理论,通过运动方程和连续性方程,并根据Zwikker和Kosten提出的声学理论为基础,考虑活性炭纤维之间和纤维本身振动影响,通过修正气体有效密度和有效压缩模量,建立了活性炭纤维材料传播常数和特性阻抗理论模型,并对两个声学特性参数的理论和试验结果进行对比分析,结果表明声学特性参数理论模型具有可行性。