פיתוח חומרים סופגים קול נקבובי

1. היסטוריה של חומרים סופגים קול

בני האדם כבר מזמן הבינו כי בדים יכולים לחסום ביעילות את הצליל, ולכן מן הפרהיסטורי למצרים ואפילו התקופה הרומית, אנשים כבר משתמשים בדים, קני סוף, חציר, וכו 'כחומרים סופגי קול כדי לחסל הדים להתנגד רעש, מה שהופך אנשים מרגישים יותר בנוח. חומרים אלה הם למעשה חומרי סיבים אורגניים, והפערים הזעירים ביניהם הופכים אותם לחומרים סופגי קול טבעיים, וחומרים סופגי קול סיבים אורגניים עדיין ממלאים את תפקידם עד עצם היום הזה.

בימי קדם, מדינות ועמים רבים הגיעו להישגים גדולים במחקר אקוסטי וצברו ניסיון רב, אך המחקר על חומרים סופגי קול תמיד היה מוגבל. המחקר המדעי על חומרים סופגי קול קשור קשר הדוק לתיאוריה של עיצוב אקוסטי פנים. לבסוף, בשנת 1898, ייסד ו.C סאבין את תיאוריית ההדהוד, וציין כי ספיגת הקול ממלאת תפקיד מכריע בהדהוד של חדר, ופיתוח חומרים סופגי קול נכנס לעידן חדש.

משנת 1910 עד 1915 עבד עם החברה, תחילה פיתח כלי חרס נקבוביים, ולאחר מכן לבנה נקבובית, עבור כנסיית סנט תומאס וכנסיית ריברסייד בניו יורק. כדי "למקסם את הרכות והעושר של צליל העוגב", הוא הציע להשתמש לבד בעובי 1 אינץ' ולוחות תיל במרווחים של 1/4 אינץ ' זה מזה בחדר המוזיקה; כדי לספוג תדרים נמוכים, הוא הציע להשתמש בבטנה פנימית דקה מאוד של שטח בעובי 1 אינץ 'עץ. ניתן לומר שהוא הניח את היסודות למחקר אקוסטיקה בחדר מודרני.

האקוסטיקה של ארצי החלה בשנת 1929. לאחר שפרופסור מא דאיו ייסד את המעבדה לחקר האקוסטיקה בשנת 1957, מחקר האקוסטיקה של ארצי התקדם משמעותית. תחת הנהגתו של פרופסור מא דאיו, ארצי הציעה את התיאוריה של גוף סופג קול מיקרו מחורר, ופיתחה עמם חור קטן כדי להפחית ביעילות את רעשי זרימת האוויר. וקבע את חוק הלחץ של רעש זרימת האוויר. זה הניח בסיס מוצק להתפתחות האקוסטיקה במדינה שלי.

בשנות החמישים אנשים החלו ללמוד את הפסיכולוגיה של הצליל. מאפקט האס ב-1951, שימוע בינארי בסוף שנות ה-60

מהמושג והאינדיקטורים כגון בהירות ומקדם מתאם binaural IACC שהוצע בשנות השבעים, תיאוריות אלה מספקות תמיכה תיאורטית אמינה לסידור המדויק של חומרים סופגי קול. במהלך תקופה זו, המחקר על חומרים סופגי קול החל להיות מעמיק וקפדני. המחקר של חומרים סופגים קול כרוך גם תכונות אחרות מלבד ביצועים קול. גורמים כגון תכונות מכניות, תרמיות ואופטיות של חומרים, עמידות בלחות, עמידות בפני אש, תחזוקה, בנייה ואפקטים אמנותיים של חומרים, ומיקום הבחירה וההתקנה של חומרים סופגי קול הופכים בהדרגה מדויקים יותר. בעיצוב התיאטרון, הקהל נלמד גם בפירוט כמו בולם קול גדול.

על פי מאפייני הצליל של חומרים רופפים ונקבוביים, אנשים יצרו חומרים סופגי קול, כלומר חומרים סופגי קול נקבוביים. חומרים נקבוביים הם החומרים קולטי הקול הנפוצים ביותר כיום. סוגיו כוללים חומרים אנאורגניים ואורגניים נקבוביים ספוגי קול. חומרים, חומרים נקבוביים דמויי קצף סופגים קול, חומרים נקבוביים גרגיריים סופגים קול וכו '. עם הפיתוח והחדשנות של אקוסטיקה וטכנולוגיה, המחקר המסור של עובדים אקוסטיים ופיתוח השוק, יהיו חומרים נקבוביים חדשים לספיגת קול. נכון לעכשיו, חומרים נקבוביים לספיגת קול נמצאים בשימוש נרחב באולמות כנסים, אולמות קונצרטים, אולמות אולמות ומבנים אחרים עם דרישות סאונד גבוהות.

2. העיקרון של חומרים סופגים קול נקבובי

מה שנקרא חומר סופג קול נקבובי הוא כי סוג זה של חומר מורכב צלעות מוצקות micropores או פערים. לחומרים נקבוביים לספיגת קול יש מספר רב של מיקרו-נקבוביות מחוברות או רווחים, והנקבוביות קטנות ומופצות באופן שווה בתוך החומר, נפתחות כלפי חוץ ונכנסות עמוק לתוך פנים החומר. מנגנון ספיגת הקול הוא שכאשר גל הקול מתרחש על פני השטח של החומר, חלק ממנו משתקף על פני השטח של החומר, והחלק השני חודר אל פנים החומר ומתפשט קדימה. חיכוך מתרחש על הצלע או קיר החור, ואנרגיית הקול מומרת לאנרגיית חום ומתפוגגת עקב צמיגות ואפקט הולכה חום. לאחר שגל הקול משתקף על הקיר הנוקשה, כאשר הוא עובר דרך החומר וחוזר אל פני השטח, חלק מגל הקול מועבר לאוויר, וחלק מגל הקול משתקף בחזרה לחומר. גורם לחומר לספוג חלק מאנרגיית הקול. גלי קול בתדר גבוה יכולים להאיץ את הרטט של חלקיקי אוויר ברווח, וחילופי החום בין האוויר לקיר החור מואצים גם הם. זה עושה את החומר הנקבובי יש תכונות ספיגת קול בתדר גבוה טוב.

3. סיווג של חומרים סופגי קול נקבוביים

לחומרים נקבוביים לספיגת קול יש אפקטים טובים יותר לספיגת קול והם החומרים הנפוצים ביותר לספיגת קול. בתחילה, חומרים אלה היו בעיקר חומרים אורגניים כגון קנבוס וכותנה, ועכשיו הם בעיקר צמר זכוכית וצמר סלעים.

3.1 סיבים תזונתיים

חומרי סיבים מחולקים בעיקר לחומרים סופגי קול סיבים אורגניים וחומרים סופגיים קול סיבים אנאורגניים על פי תכונותיהם הפיזיות ומראהם.

3.1.1.1 חומרי סיבים אורגניים

לחומרים מסורתיים לספיגת קול בסיבים אורגניים יש תכונות טובות לספיגת קול בטווח התדרים הבינוני והגבוה, והם מחולקים בערך לסיבים מן החי ולסיבים צמחיים. חומרים לסיבים מן החי כוללים בעיקר שטיח לבד וצמר טהור, המאופיינים בביצועי ספיגת קול טובים ואפקט קישוט מדהים, אך הם יקרים ולעתים רחוקות בשימוש. חומרי סיבים צמחיים, כגון חומרי סיבים טבעיים אורגניים כגון סיבים זעירים קני סוכר, סיבי עץ עץ, לוח סיבי עץ בטון, וחומרי סיבים כימיים כגון סיבי אקרילוניטריל, סיבי פוליאסטר, מלמין וכו ', אך לחומרים אלה יש עמידות לקויה בפני אש, עמידות בפני קורוזיה ועמידות בפני לחות. היישום מוגבל על ידי תנאים סביבתיים.,

3.1.2 חומרים סיבים אנאורגניים

חומרים סיבים אנאורגניים כוללים בעיקר צמר סלעים, צמר זכוכית, צמר סיגים וצמר סיבי סיליקט אלומיניום, וכו '. בשל ביצועי ספיגת הקול הטובים שלהם, משקל קל, ללא עש, ללא ריקבון, ללא בעירה, ללא הזדקנות וכו ', הם החליפו בהדרגה את החומרים המסורתיים לספיגת קול סיבים טבעיים היו בשימוש נרחב בהנדסה אקוסטית. עם זאת, מכיוון שהסיבים שבירים וקלים לשבירה, אבקת הסיבים המתקבלת תעוף באוויר, והאבק שנוצר יגרד את העור, יזהם את הסביבה וישפיע על הנשימה, שהיא החיסרון שלה ביישום. בהשוואה לסיבים אורגניים סינתטיים, סיבי זכוכית וסיבים טבעיים אינם קלים להזדקן, מה שהיה בעבר יתרון בביצועי החומר של סיבי זכוכית, אך מנקודת המבט של הגנת הסביבה, החומר אינו קל להשפיל כך שהוא יהפוך בסופו של דבר לפסולת מוצקה. זיהום משני של הסביבה.

3.2 חומר קצף

חומרי קצף כוללים בעיקר פלסטיק אורז קצף, פלסטיק קצף פוליאוריטן, זכוכית קצף ובטון מאוורר. על פי צורות התא השונות של חומרי קצף, ניתן לחלק אותו לתאים סגורים, תאים פתוחים ותאים פתוחים למחצה. קצף התא הסגור נקרא קצף תא סגור, אלה המחוברים זה לזה נקראים קצף תא פתוח, ואלה כי הם מחוברים וסגורים הם קצף תא פתוח למחצה.

3.2.1 קצף תא סגור

חומר קצף המתכת עם מבנה תא סגור מיוצג על ידי אלומיניום מוקצף תא סגור. מקדם ספיגת הקול של אלומיניום מוקצף בתא סגור הוא נמוך יחסית, כי זה קשה עבור גלי קול להגיע לחלק הפנימי של הנקבוביות אינטראקציה עם זה. יש רק כמה סדקים ומיקרו-נבגים. זה לא יכול לשמש כחומר טוב סופג קול.

3.2.2 קצף תא חצי פתוח

קצף אלומיניום חצי פתוח תא יכול להיות מוכן על ידי חדירה בלחץ גבוה, ובמהלך ההכנה שלה, קישוריות הנקבוביות הצפויה ניתן להשיג על ידי שליטה על פרמטרי ההכנה.

3.2.3 קצף תא פתוח

צורת הנקבוביות והנקבוביות יכולות להיות נשלטות על ידי שליטה על הצורה והגודל של החלקיקים, וניתן ליצור חומרים נקבוביות גבוהים. מאז חומר קצף תא פתוח יש מבנה ערוץ מורכב חללים פנימיים מחוספסים, יש לו התנגדות זרימה גבוהה, כך קצף תא פתוח יש התנגדות זרימה גבוהה. הביצועים הכוללים של ספיגת הקול של קצף אלומיניום הסלולר הוא הרבה יותר טוב מזה של תאים סגורים.

3.3 חומרי חלקיקים

חומרים פרטניים מחולקים בעיקר לבלוקים ולצלחות. הבלוקים כוללים בעיקר לבנים סופגות קול סיגים, לבנים סופגות קול פרליט מורחבות, ולבנים סופגות קול טרקוטה, המשמשות בעיקר עבור עממים עם חלקי בנייה גדולים. הלוח כולל בעיקר לוח דקורטיבי לספיגת קול פרליט מורחב, שהוא קל במשקל, לא דליק, שימור חום, בידוד חום וכוח נמוך. עם זאת, ההשפעה של ספיגת הקול של חומרים פרטניים היא גרועה יחסית, ולכן הם משמשים בדרך כלל במקרים עם דרישות גבוהות עבור עמידות לחות והגנה מפני אש.

3.4 חומרים ממתכת

חומרים נקבוביים לספיגת קול המיוצרים עם אבקת מתכת כחומרי גלם הם חומרים סופגי קול חדשים שהופיעו בשנים האחרונות, כגון לוחות ספיגת קול ממתכת של קארום המיוצרים ביפן. היתרון שלה הוא שיש לו את הכוח של מתכת, וזה יכול להיות כפוף לחתוך עם כלים פשוטים. אבל רוב החומרים האלה דקים וצריכים להסתמך על החלל מאחור.

4. תחזית עתידית

עכשיו, לאחר שלמדו את הקשר בין צורת פני השטח של חומר סופג הקול לבין מקדם ספיגת הקול, אנשים המציאו את החומר הנקבובי בצורת טריז, שיכול לשפר את ספיגת הקול ואובדן השידור בלהקה מסוימת. וחומרים סופגי קול סיבים החלו להראות את החיוניות החזקה שלהם בגלל הזולות שלהם, וחומרים סופגי קול מסוג חלקיקים החלו גם לשחק את היתרונות העמידים שלהם בסביבות מיוחדות.

על מנת להחליף את החומרים סופגי הקול של סיבים מינרליים המזיקים לבריאות, גרמניה פיתחה לראשונה צלחת מיקרו מחוררת, מבנה ירוק ויעיל לספיגת קול תהודה. יש לו סיכויי יישום רחבים בבקרת רעש בתעשייה, במיוחד בסביבות קיצוניות עם טמפרטורה גבוהה, עוצמת קול גבוהה או בסביבות מיוחדות עם דרישות ניקיון גבוהות, כך שזה יהיה גם כיוון מחקרי שימשיך להתפתח בעתיד, במיוחד הרחבת ספיגת הרעשים. מחקר על רוחב פס אקוסטי ורעש בתדר נמוך, שימוש בחומרים שונים או במבנים זעירים מחורר נגזרים צרור צינור גמיש מבנה ספיגת קול צלחת מחוררת, ופיתוח לוחות ומבנים מיקרו מחוררים ביחסים סביבתיים שונים

כגון יישומים בטמפרטורה גבוהה, עוצמת צליל גבוהה וסביבות אחרות, יש לו מגוון רחב של אפשרויות יישום.

עם התקדמות החברה, לאנשים יש דרישות גבוהות יותר ויותר לאיכות הסביבה הקולית. חומר סופג קול יחיד אינו יכול עוד לעמוד בדרישות ההגנה על הסביבה וספיגת הקול ביעילות גבוהה. בין פסולת מוצקה תעשייתית, המחקר על הכנת חומרים סופגי קול מפסולת מוצקה בתפזורת כגון סיגים תנור פיצוץ, אפר זבוב, גאנגו פחם צריך להיות מחוזק, ואת האפשרות של הכנת חומרים סופג קול מסיגים פלדה, אבקת זנבות, פסולת בנייה, וכו 'כמו חומרי גלם צריך להיחקר עוד יותר. כדי להבין את ההכנה בעלות נמוכה ויישום תעשייתי של חומרים סופגי קול.,

בעתיד, חומרים אקוסטיים "ידידותיים לסביבה" ו"בטוחים" יהיו במוקד הפיתוח. הגנה אקולוגית-סביבתית ופיתוח בר קיימא הם המוקד של התחדשות אדריכלית במאה החדשה, והם גם הנושא העיקרי של המחקר העולמי במאה ה -21. הייצור של חומרים סופגי קול שאינם מזיקים לגוף האדם, ניתן למחזר, והם יעילים מאוד יש סיכויי יישום טובים. יחד עם זאת, יש להקדיש תשומת לב גם לעיצוב האסתטי של המוצר, כך שהחומר סופג הקול הוא מעשי ונוי.