潘蕾蕾　范碩　王宇軒　張紅霞

摘 要：由于紡織材料在中低頻聲波段的吸聲隔音能力薄弱，為提高其在中低頻區(qū)域的降噪性能，制備出吸聲隔音性能更加優(yōu)異的紡織材料，對相關(guān)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。文章首先介紹了紡織材料的吸聲隔音的優(yōu)勢和吸聲隔音機(jī)制；隨后詳細(xì)介紹了多孔吸聲復(fù)合降噪材料、多孔與共振復(fù)合降噪材料、多孔與阻尼復(fù)合降噪材料這3種紡織復(fù)合降噪材料的研究進(jìn)展；最后指出未來吸聲隔音紡織材料的開發(fā)應(yīng)朝著結(jié)構(gòu)多樣化、材料復(fù)合化、方式智能化以及綠色環(huán)保的方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：復(fù)合降噪材料；吸聲隔音；多孔吸聲；共振吸聲；阻尼材料

中圖分類號：TS101.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1009-265X（2023）06-0216-10

噪聲污染已成為當(dāng)代全球性的環(huán)境問題，與大氣污染、水污染和固體廢棄物污染被一起被列為世界四大污染［1-2］，其嚴(yán)重危害人們的身體健康和生活質(zhì)量，影響睡眠、損傷聽力系統(tǒng)、損害心血管、引起精神系統(tǒng)功能紊亂、降低工作效率、影響兒童智力發(fā)育［3-4］。為解決噪音問題，中國于2022年出臺《噪聲污染防治法》，對噪聲污染治理技術(shù)提出了更高的要求［5］。因此，隨著人們生活水平的提高，以及環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，開發(fā)具有可循環(huán)、綠色、高效的吸聲隔音材料將成為新型功能材料開發(fā)的主要發(fā)展方向之一。

目前，解決噪聲污染的有效方法主要有3種：聲源隔離（選擇低噪聲設(shè)備、聲源設(shè)備安置、環(huán)境噪聲監(jiān)測）、傳播媒介阻隔（隔音設(shè)備、噪聲吸收裝置、隔聲墻體、吸聲紡織品、多孔吸聲材料）、接收者合理保護(hù)（耳機(jī)、耳塞）［6-8］。多孔吸聲材料是一種有效的吸聲降噪材料，諸多學(xué)者對不同多孔材料和結(jié)構(gòu)的吸聲隔音功能展開深入研究［9］。紡織材料作為多孔材料，具有很多微孔和微通道能對氣體或者液體造成一定的阻尼作用，當(dāng)聲波傳遞到材料上時，聲波需要克服更大的阻力，同時通過微通道多次反射也增加了聲波的傳播路徑，從而增加聲波在傳播過程中的損耗，以此達(dá)到隔音目的。紡織材料特殊的結(jié)構(gòu)使得其在降噪領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，因此，本文詳細(xì)論述了紡織材料的吸聲隔音機(jī)制及紡織吸聲隔音復(fù)合降噪材料，并對吸聲隔音紡織材料未來的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

1 紡織材料吸聲隔音的優(yōu)勢

聲波在多孔介質(zhì)中的傳播主要可分為吸聲，隔音及透射三部分［10］，材料的降噪由吸聲和隔音兩部分組成。吸聲是聲波撞擊到材料表面后聲能耗散的現(xiàn)象，用吸聲系數(shù)來表示材料的吸聲性能，范圍在0～1之間，當(dāng)材料的平均吸聲系數(shù)高于0.2時，這種材料就被稱為吸聲材料［10］；隔音是通過聲波傳播過程中介質(zhì)對聲音的反射和吸收而抑制聲音的透射而實現(xiàn)［11］，隔聲能力用傳遞損失（Sound transmission loss，STL，也稱為隔聲量）表示。

紡織材料具有質(zhì)地柔軟、輕薄、可加工性強(qiáng)的特點(diǎn)，具有的多孔結(jié)構(gòu)賦予了紡織材料降噪功能，集吸聲機(jī)制和隔音機(jī)制于一體［12］。與其他柔性材料相比，紡織材料最大的優(yōu)勢在于其優(yōu)異的加工性能，可加工成想要的各種形狀，且排列規(guī)則、分布均勻［13］。基于此優(yōu)勢，將紡織材料與其他材料結(jié)合制備復(fù)合降噪材料，可以克服單一紡織材料吸聲隔音效果甚微的缺點(diǎn)，獲得具有優(yōu)異降噪能力的材料。以纖維材料為主體的紡織復(fù)合降噪材料最大的特點(diǎn)是仍保持著材料輕薄、柔軟和易加工的特性，是一種很有發(fā)展前景的新型降噪材料［14］。

2 紡織材料吸聲隔音機(jī)制

根據(jù)多孔材料的吸聲隔音機(jī)理［15-16］，紡織材料的吸聲隔音機(jī)制可以歸納為4點(diǎn)：a）部分入射聲波被反射；b）部分聲波進(jìn)入紡織材料中的孔隙中引起空氣和細(xì)小纖維的振動，由于振動速度各處不同，產(chǎn)生相互作用的摩擦和粘滯阻力，將聲能轉(zhuǎn)變成熱能而吸收；c）聲波傳播時材料內(nèi)部各處疏密程度不同，因而溫度也各處不同，存在溫度梯度，從而使材料內(nèi)部產(chǎn)生了熱量傳遞，聲能不斷轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，從而達(dá)到吸聲隔音的效果；d）聲波在孔隙通道中多次反射增加聲能損耗。紡織材料聲能耗散原理如圖1所示。

紡織材料具有吸聲隔音性能的條件是材料中有大量孔隙且含有滯留的靜止空氣。但紡織材料在不同的聲波頻段處的吸聲隔音具有一定的差異，通常在高頻段材料的吸聲效果好，這是因為高頻聲波加快了孔隙中空氣質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動速度，從而加快了材料內(nèi)部的熱交換速度［17］。相對于在中低頻區(qū)域紡織材料發(fā)揮的降噪效果較為薄弱，眾多科研人員將紡織材料與其他材料復(fù)合改善或拓展在中低頻區(qū)域的降噪性能。

3 吸聲隔音紡織材料研究現(xiàn)狀

具有吸聲隔音功能的材料有多孔材料、共振材料和阻尼材料［18-19］，國內(nèi)外均有大量研究，將具有吸聲性能的多孔紡織材料與阻尼材料和共振材料相結(jié)合，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，開發(fā)兼具低頻吸聲性能和隔音性能的紡織復(fù)合降噪材料［20-21］。目前，根據(jù)構(gòu)建方式不同，主要可分為以下3類紡織復(fù)合降噪材料：a）多孔吸聲復(fù)合降噪材料；b）多孔與共振復(fù)合降噪材料；c）多孔與阻尼復(fù)合降噪材料［22］。

3.1 多孔吸聲復(fù)合降噪材料

多孔吸聲復(fù)合降噪材料是將不同結(jié)構(gòu)的紡織材料層合，或者將纖維材料與其他材料層合，構(gòu)建多層結(jié)構(gòu)，以提高材料中低頻區(qū)域的吸聲隔音效果［12］。有研究發(fā)現(xiàn)［23-25］，將不同組織結(jié)構(gòu)的纖維材料層合構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)，吸聲效果有明顯不同，吸聲性能隨著厚度增加而提高，且采用多種纖維原料制備多層纖維吸聲材料，其吸聲性能優(yōu)于總厚度相同的單層纖維材料。但需要注意的是，多層復(fù)合的層數(shù)并非越多越好，要在一定的范圍內(nèi)才能更有效提高材料的吸聲性能［26］。在多層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多孔吸聲復(fù)合降噪材料有三明治結(jié)構(gòu)和梯度結(jié)構(gòu)這兩種特殊的結(jié)構(gòu)。

3.1.1 三明治結(jié)構(gòu)

三明治結(jié)構(gòu)也稱夾層結(jié)構(gòu)，如圖2［27］所示。三明治吸聲結(jié)構(gòu)體由表層和芯層組成，表層材料和芯層材料結(jié)構(gòu)參數(shù)是影響吸聲體吸聲性能的關(guān)鍵因素［28］。

elikel等［29］用聚酯纖維制備三層非織造布吸聲結(jié)構(gòu)，上層和底層為紡粘非織造布（用圓形纖維和三葉形纖維制成4種不同的紡粘層），中間層為熔噴非織造布，研究雙組份纖維多層非織造布的吸聲性能，發(fā)現(xiàn)以雙組份纖維為外層的三層非織造結(jié)構(gòu)吸聲性能優(yōu)于以均組分纖維為外層的非織造布，且隨著中間層熔噴布的基重的增加，吸聲性能顯著提高。同樣的，甘晶晶［30］用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）樹脂、廢銅渣粉（SSP）和廢舊輪胎橡膠粉（WTRP）通過一定的工序制備EVA基復(fù)合材料，與玻璃纖維織物復(fù)合后用作夾層結(jié)構(gòu)中的芯層，硅酸鈣板、玻鎂板及聚碳酸酯板作為表層，進(jìn)行隔聲測試，發(fā)現(xiàn)加入芯層復(fù)合材料能有效改善層合結(jié)構(gòu)的隔聲性能，EVA/SSP/WTRP復(fù)合材料中SSP填充份數(shù)為200時，隔聲性能達(dá)到最好。

用蜂窩結(jié)構(gòu)作為芯層，制備得到蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，由于其布滿封閉空腔，使得該結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的吸聲效果。有研究將多孔纖維材料填充到蜂窩芯中，以提高整個結(jié)構(gòu)的吸聲隔音效果［31］。肖洪波等［31］用上下蒙皮和蜂窩芯設(shè)計了蜂窩夾層結(jié)構(gòu)（見圖3），向蜂窩芯中填充PET/PP多孔纖維吸音材料，研究蜂窩高度h、多孔纖維填充量、蒙皮開微孔（見圖4）對吸音隔音性能的影響，發(fā)現(xiàn)在630～2500 Hz頻段，蜂窩高度每提高5 mm，吸聲系數(shù)提高大約0.15，STL也提高，且填充吸音棉、蒙皮開微孔均可有效改善復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的吸音性能。

3.1.2 梯度結(jié)構(gòu)

梯度結(jié)構(gòu)是在多層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將不同孔隙率的各層材料按照梯度方式排列，構(gòu)成孔隙率從小到大的正梯度結(jié)構(gòu)和從大到小的倒梯度結(jié)構(gòu)，聲波在梯度界面之間的多孔介質(zhì)中反復(fù)反射，產(chǎn)生吸聲隔音效果［32］。

Zhu等［33］采用4種不同直徑的不銹鋼纖維燒結(jié)成不同孔隙結(jié)構(gòu)的多孔板，將兩層或三層不同孔隙結(jié)構(gòu)的纖維多孔板按一定順序疊加，再燒結(jié)形成梯度多孔材料，研究這兩種梯度結(jié)構(gòu)的吸聲性能，發(fā)現(xiàn)三層梯度結(jié)構(gòu)吸聲性能優(yōu)于兩層梯度結(jié)構(gòu)。有研究表明將孔隙率高的材料作為吸聲材料受聲面時，聲波更易進(jìn)入材料內(nèi)部，使得聲波通過材料時與纖維相互作用的幾率增大，吸聲系數(shù)提高［34-35］。李敏等［35］使用滌棉纖維和玄武巖纖維制備包芯織物，研究平紋、蜂巢兩種不同組織的疊加排列方式對織物吸聲效果的影響，發(fā)現(xiàn)將結(jié)構(gòu)疏松多孔的蜂巢作為測試面時較平紋織物作測試面時的吸聲系數(shù)高，且將平紋與蜂巢織物交替復(fù)合3層，高頻吸聲系數(shù)可達(dá)到0.7以上。鄭劉明［36］采用不同孔隙率的纖維多孔金屬材料，研究雙層和三層孔隙梯度材料的吸聲性能，研究發(fā)現(xiàn)大孔隙率靠近聲源的梯度材料吸聲系數(shù)優(yōu)于小孔隙率靠近聲源的梯度材料。

在孔隙梯度結(jié)構(gòu)中，層與層之間的孔隙率差值對吸聲性能會產(chǎn)生影響。張楠［37］用平紋、斜紋、蜂巢組織織物構(gòu)成雙層、三層織物結(jié)構(gòu)，將每層織物按照孔隙率從小到大排列或從大到小排列構(gòu)成孔隙率梯度結(jié)構(gòu)，研究對吸聲性能的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)織物復(fù)合結(jié)構(gòu)體的孔隙梯度方向與聲音傳播方向一致時，吸聲效果顯著增強(qiáng)，且孔隙率差異的影響大于在結(jié)構(gòu)中增加層數(shù)的影響，增大孔隙率差值對織物吸聲性能有很好的提升效果。

3.2 多孔與共振復(fù)合降噪材料

材料的共振主要是通過對聲音的吸收來達(dá)到降噪效果。典型的共振吸聲結(jié)構(gòu)有薄膜共振、薄板共振、穿孔板共振、微穿孔板共振［38-39］。共振吸聲機(jī)制對入射聲波選擇性強(qiáng)，當(dāng)入射聲波的頻率與材料固有的共振頻率接近時，二者發(fā)生共振，聲能轉(zhuǎn)化為熱能產(chǎn)生聲波損耗［10］。將多孔吸聲紡織材料與共振吸聲材料復(fù)合使用，彌補(bǔ)單一多孔材料吸聲效果上的局限性，增加吸聲頻段范圍，提高材料在中低聲波頻段的吸聲降噪能力。雖然薄板和穿孔板能夠改善材料的吸聲性能，但是薄板和穿孔板成本高、受空間限制，而穿孔板更具有孔板易堵、難以維護(hù)的缺點(diǎn)，這也是在研究中需要考慮和優(yōu)化的方面。

3.2.1 多孔與薄板復(fù)合

薄板共振吸聲體是由薄板（如木膠合板、石膏板、塑料板、金屬板等）和板后空氣層組成的共振吸聲系統(tǒng)，通常在空氣層中填充多孔材料，將多孔吸聲與共振吸聲結(jié)合產(chǎn)生復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)體［38］。共振吸聲體中的空氣層可視為一自由伸縮的變剛度彈簧，當(dāng)聲波入射到薄板上時，薄板會在聲波交變壓力作用下發(fā)生彎曲變形，由于摩擦損耗，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，聲能衰減從而起到吸聲降噪作用［5］。在板后或板前加入多孔性吸聲材料后，系統(tǒng)的吸聲系數(shù)和吸聲頻帶都會有所提高。王建忠等［40］用不同直徑的不銹鋼纖維作為原料，制成不銹鋼纖維多孔材料，將金屬薄板插入金屬纖維多孔材料層與層之間，探究金屬薄板對該復(fù)合結(jié)構(gòu)吸聲和隔聲性能的影響，發(fā)現(xiàn)添加金屬薄板可顯著提高多孔材料的吸聲系數(shù)，而薄板層數(shù)對復(fù)合結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)影響較小。填充多孔吸聲材料的薄板吸聲結(jié)構(gòu)如圖5［41］所示。

3.2.2 多孔與穿孔板復(fù)合

在薄板上打孔并在板后設(shè)置一定厚度的空腔，便形成了穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)，這是如今應(yīng)用最廣泛的共振吸聲方式。當(dāng)聲波垂直入射到穿孔板表面時，一方面孔內(nèi)及周圍的空氣隨聲波一起來回振動，另一方面穿孔板與壁面之間的空氣層相當(dāng)于一個“彈簧”，這些都會消耗大量聲能且入射聲波頻率接近穿孔板復(fù)合結(jié)構(gòu)共振頻率時，聲吸收是最大的［42］。穿孔板與紡織材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)如圖6［43］所示，其中板厚t、穿孔板直徑d和空腔深度D會對吸聲性能產(chǎn)生影響。隨著碳達(dá)峰、碳中和要求的提出，廢棄纖維的循環(huán)再利用成為紡織材料降噪領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。Yu等［44］以廢棄聚酯纖維作為原料，用熱壓混合法增強(qiáng)熱塑性聚氨酯，制備纖維板復(fù)合材料，將纖維板鉆孔制成穿孔板與聚酯織物結(jié)合，通過改變孔直徑、空腔深度和穿孔比研究該復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的吸聲性能，發(fā)現(xiàn)減小穿孔板直徑、增大穿孔比和空腔深度，均可以大大提高共振吸聲結(jié)構(gòu)體的吸聲性能。同樣的，呂麗華等［45］用熱壓的方式制備廢棄纖維/聚氨酯復(fù)合材料，將廢棄纖維/聚氨酯復(fù)合材料加工成穿孔板，與廢棄滌綸織物構(gòu)成吸聲復(fù)合材料，研究穿孔板的各種結(jié)構(gòu)參數(shù)及滌綸織物層數(shù)對吸聲性能的影響，發(fā)現(xiàn)增加穿孔直徑、穿孔板厚度、穿孔率和織物層數(shù)均能改善材料的吸聲性能和拓寬吸聲頻段。

微穿孔板與穿孔板的共振吸聲機(jī)制相似，均是通過孔內(nèi)和背腔中的空氣運(yùn)動，但是微穿孔板的吸聲頻帶范圍更寬，那是因為微穿孔板的厚度小于1 mm且表面的孔徑可減小至亞毫米級別，使微穿孔板獲得更大的聲阻。微穿孔板吸聲體具有低頻吸聲性能好、適用范圍廣、無污染等優(yōu)點(diǎn)，這使得微穿孔板吸聲體在吸聲降噪領(lǐng)域有巨大的研究價值［46］。目前，微穿孔板仍存在吸聲頻帶窄的問題，學(xué)者對于如何拓寬微穿孔板吸聲頻帶做出了諸多研究。吳騰［47］通過對聲學(xué)特性的研究和吸聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計，提出了錐面微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)、狹縫吸聲結(jié)構(gòu)和封閉式背腔微穿孔板結(jié)構(gòu)這3種新型寬頻帶吸聲結(jié)構(gòu)。

將紡織材料與微穿孔板之間通過一定的結(jié)構(gòu)設(shè)計制備復(fù)合降噪材料，拓寬材料的吸聲頻帶范圍［43］。蔣偉康等［48］將兩層鋁纖維薄板與兩層微穿孔板進(jìn)行復(fù)合，采用嚙合式空腔設(shè)計雙面吸聲嚙合空腔無棉聲屏障，發(fā)現(xiàn)在250～2000 Hz范圍內(nèi)3個倍頻程的平均吸聲系數(shù)大于0.8，且兩側(cè)的空腔采用相互嚙合的齒形結(jié)構(gòu)（厚度在200 mm以下）可以拓寬聲屏障的吸聲頻帶，結(jié)構(gòu)見圖7。傳統(tǒng)剛性微穿孔板在空間上存在限制，有研究驗證了織物本身可以作為柔性微穿孔板的材料。Gai等［49］提出了一種可替代傳統(tǒng)剛性微穿孔板的無紡布材料，用無紡布材料制作了空心圓柱形、扇形和蜂窩狀的3種空間吸聲材料，測試其吸聲性能，發(fā)現(xiàn)該無紡布的吸聲性能與微穿孔板相近，其中蜂窩型空間吸聲器的吸聲性能最好。經(jīng)編間隔織物（WKSF）是一種三維立體結(jié)構(gòu)織物，其中的間隔絲直徑在0.25 mm以下，使得其具有類微穿孔板結(jié)構(gòu)［50］。有研究將多孔氣凝膠添加到WKSF中，制備得到兼具多孔吸聲和共振吸聲的復(fù)合材料，由于類微穿孔板共振吸聲機(jī)理的引入，該復(fù)合材料的吸聲性能得到明顯提升［50］。

3.3 多孔與阻尼復(fù)合降噪材料

3.3.1 多孔與阻尼材料復(fù)合

阻尼材料通過熱效應(yīng)（熱傳導(dǎo)、熱彈性現(xiàn)象、熱流動等）、磁效應(yīng)（磁致化學(xué)滯遲、磁致彈性）和原子再造結(jié)構(gòu)（錯位、電子效應(yīng)、固溶相變等）3種作用，將聲波振動產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為熱能或其他能量耗散，達(dá)到隔絕聲音的目的［19］。阻尼材料既可用于隔音，也可用于吸音，主要通過隔絕聲音的傳播來實現(xiàn)降噪的。阻尼材料可以分為粘彈性高分子阻尼材料、金屬類高阻尼材料和復(fù)合型阻尼材料［19］，其中粘彈性阻尼材料是應(yīng)用最廣泛的一種阻尼材料。對于紡織材料而言，因其低阻尼量特性，其通常與阻尼材料結(jié)合，形成隔聲效果良好的復(fù)合降噪材料［12］。

楊天兵［51］以中腔結(jié)構(gòu)的棉纖維作為原料，設(shè)計織造不同循環(huán)數(shù)的蜂窩織物，以顆粒性聚氯乙烯樹脂（PVC）為基體，制備蜂窩織物/PVC隔聲復(fù)合材料，研究組織循環(huán)數(shù)對三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合材料隔音性能的影響，發(fā)現(xiàn)利用埃洛石納米管（HNTs）填充改性PVC澆注蜂窩織物制備的復(fù)合材料，可以使織物的隔音性能明顯提高，且在三明治夾層結(jié)構(gòu)中，組織循環(huán)數(shù)R=14時隔音效果最佳。粘彈性橡膠材料具有內(nèi)耗大、阻尼性能好的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于隔聲材料中。周曉鷗［52］結(jié)合橡膠阻尼吸聲機(jī)理，制備了以再生膠粉為基體，七孔中空滌綸短纖維為增強(qiáng)體的復(fù)合材料，研究其吸聲性能，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合材料是阻尼溫域較寬的高性能阻尼材料，其中七孔滌綸短纖維的加入使得基體的吸聲性能得到明顯提高，且纖維含量、材料厚度以及內(nèi)部空腔均對復(fù)合材料吸聲性能產(chǎn)生顯著影響。

阻尼材料的阻尼性能易受外界溫度的影響，只有當(dāng)溫度處于材料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化區(qū)時，才能充分發(fā)揮其阻尼性能，因此在制備復(fù)合降噪材料時，在考慮材料的耐老化、無毒無害的同時，還要控制環(huán)境溫度的變化［53］。

3.3.2 降噪功能填料填充

降噪功能填料作為一種能夠提高材料阻尼性能的填充物，在降噪領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。降噪功能填料主要包括金屬及其化合物（如Pb、Fe、Cu顆粒及氧化物）、天然礦物質(zhì)填料（如片狀云母粉、粘土和膨脹珍珠巖粉）和廢固回用材料（如爐渣、粉煤灰和爐渣、粉煤灰和煤矸石）［14， 54］。填料加入紡織材料中能夠限制材料內(nèi)部分子的運(yùn)動，從而增加材料內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)換和聲波的損耗，能夠有效提高材料的隔音能力，因此降噪功能填料在紡織品降噪領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。

Yan等［55］以粘土為補(bǔ)強(qiáng)填料加入到聚丙烯（PP）中，制備不同的PP/粘土納米復(fù)合隔聲材料，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%、2.9%、4.8%、6.5%、8.2%和9.9%，厚度為3 mm，直徑29 mm和100 mm的試樣，研究分析了材料的隔聲性能，結(jié)果表明在3200～6400 Hz范圍內(nèi)，29 mm直徑PP/粘土（6.5%）復(fù)合試樣的STL較純PP試樣提高了約7～14.8 dB，在520～640 Hz下，100 mm直徑PP/粘土（6.5%）復(fù)合試樣的STL較純PP試樣提高了3.3～5.3 dB。通過涂層整理可以實現(xiàn)紡織材料的多功能性，泡沫涂層因其特殊的泡孔結(jié)構(gòu)可以提高材料的隔聲性，而在涂層中加入不同的填料，對隔聲性能也會產(chǎn)生影響。宋瑤瑤等［56］研究了填料種類（云母粉、鋁粉、高嶺土）對聚氨酯（PU）發(fā)泡涂層織物隔音性能的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)涂層漿料中加入層狀云母粉作為填料時，制備得到的PU發(fā)泡涂層織物隔音性能最佳，平均隔音量可以達(dá)到26 dB。

4 結(jié) 語

噪聲污染在當(dāng)今時代成為影響人們生活質(zhì)量的重要因素之一，對于噪聲的治理各個領(lǐng)域的專家學(xué)者也從未停歇，紡織材料滲透在人們生活各個方面，開發(fā)具有優(yōu)異吸聲隔音性能的紡織品，對于提高人們的生活質(zhì)量有重要意義。本文對多孔吸聲復(fù)合降噪材料、多孔與共振復(fù)合降噪材料、多孔與阻尼復(fù)合降噪材料這3種降噪材料進(jìn)行了系統(tǒng)論述。其中多孔吸聲復(fù)合降噪材料具有三明治結(jié)構(gòu)和梯度結(jié)構(gòu)這兩種特殊結(jié)構(gòu)；共振吸聲結(jié)構(gòu)有薄板共振和穿孔板共振，紡織材料與共振吸聲結(jié)構(gòu)復(fù)合可獲得優(yōu)良的降噪性能，拓寬吸聲頻帶；阻尼材料和降噪功能填料的加入可以提高紡織材料的吸聲隔音能力。在進(jìn)行研究時除了考慮提高紡織材料的吸聲隔音能力，還要針對吸聲頻帶展開研究，以獲得優(yōu)異降噪性能的紡織聲學(xué)材料。此外，如何將上述3種降噪材料結(jié)合使用，實現(xiàn)一加一大于二的效果，也是一個值得考慮的問題。

未來對吸聲隔音紡織材料的研究，主要可從以下幾個方面開展工作：

a）具有寬頻吸聲隔音性能的復(fù)合降噪材料是紡織品降噪產(chǎn)品開發(fā)的重點(diǎn)方向，尋找更多不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，將紡織材料與其他材料結(jié)合，以獲得更加理想的降噪效果。

b）如何對廢棄纖維或廢棄物進(jìn)行再利用作為原料開發(fā)隔音紡織材料也是需要開展深入研究，實現(xiàn)資源再利用、綠色生產(chǎn)，最終得到環(huán)保、耐用的隔音紡織產(chǎn)品。

c）應(yīng)用更多的新型技術(shù)，如3D打印技術(shù)，讓材料突破原有結(jié)構(gòu)和空間的限制，優(yōu)化材料的固有結(jié)構(gòu)，讓材料獲得更高效的吸聲隔音能力。

未來，要將新材料、新工藝運(yùn)用到紡織類隔音降噪材料中，開發(fā)新型的復(fù)合降噪材料，結(jié)合現(xiàn)實需求和高新科技，使吸聲隔音紡織材料朝著結(jié)構(gòu)多樣化、材料復(fù)合化、方式智能化并向綠色環(huán)保的方向發(fā)展。

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Research status and progress of textile materials with sound-absorbing and sound insulation functions

PAN Leilei， FAN Shuo，WANG Yuxuan， ZHANG Hongxia

Abstract： As a global environmental problem， noise pollution seriously endangers people's physical health and quality of life， affecting sleep， damaging the hearing system， damaging cardiovascular system， causing mental system dysfunction， reducing work efficiency， and affecting children's intellectual development. Therefore， it is crucial to develop materials with sound absorption and sound insulation functions. The porous structure of textile materials endows them with sound absorption performance， making them widely used in the field of noise reduction.

Textile materials， as porous materials， are based on a combination of sound absorption and sound insulation mechanisms. The sound absorption and sound insulation of textile materials includes three parts. The first part is that the incident sound wave is reflected. The second part is that sound waves enter the pores in the fiber material， causing air vibration and causing sound energy loss. The third part is the multiple reflections of sound waves in the material pores. The biggest advantage of textile materials compared to other flexible materials lies in their processing performance， which can be processed into various shapes， arranged regularly， and distributed evenly. Based on this advantage， textile materials can be combined with other materials to prepare composite noise reduction materials. Materials with sound absorption and sound insulation functions include porous materials， resonant materials， and damping materials. To improve the noise reduction performance of porous textile materials， textile materials are combined with resonance materials and damping materials. Three types of textile composite noise reduction materials can be generated through different construction methods： porous composite noise reduction materials， porous and resonant composite noise reduction materials， and porous and damping composite noise reduction materials. These three composite noise reduction materials can effectively improve the noise reduction performance in the mid to low frequency range and broaden the range of sound absorption frequency bands.

Porous composite noise reduction materials can form three types of materials： multi-layer structure， sandwich structure， and gradient structure by laminating different materials. Porous and resonant composite materials are composites of fibrous porous materials and resonant materials， including thin plates， perforated plates， andmicroperforated plates. Among them， perforated plate resonance and microperforated plate resonance are the most commonly used resonant sound absorption methods today. In addition， noise reduction functional fillers are also widely used in textile materials， forming porous and damping composite noise reduction materials.

The preparation of composite noise reduction materials by combining textile porous materials with other materials is still the research focus of current sound-absorbing and sound insulation functional textile materials. In addition， with the rapid development of technology and the requirements of sustainable green development， the recycling and reuse of waste fibers and the application of new technologies will be the main development trends in the future. The future sound-absorbing and sound insulation textile materials should develop towards the direction of structural diversification， material composites， intelligent methods， and green environmental protection.

Keywords： composite noise reduction materials; sound absorption and sound insulation; porous sound absorption; resonant sound absorption; damping material

收稿日期：20230411 網(wǎng)絡(luò)出版日期：20230626

基金項目：企業(yè)橫向合作項目（2022）

作者簡介：潘蕾蕾（1998—），女，浙江嘉興人，碩士研究生，主要從事功能性紡織品、紡織產(chǎn)品設(shè)計方面的研究。

通信作者：張紅霞，E-mail：hongxiazhang8@126.com