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      1. 2016年11月11日 星期五 09:15:33
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        用于高溫環境下噪聲吸收的柔性陶瓷納米纖維氣凝膠

        發表時間:2022/8/18

        航空業的快速發展使人們生活越來越便利,然而,不斷提高的飛行速度和裝載能力使航空噪聲污染日益嚴重。傳統的航空降噪技術(設備創新或改進飛行程序)存在效率低、難度大、成本高等問題。因此,輕量、耐高溫且具有高效降噪功能的吸聲材料成為研究熱點。



        陶瓷納米纖維氣凝膠具有結構穩定、孔隙率高、厚度可調等優點,然而其完全開放的大孔結構在傳播過程中會傳輸大量噪聲波,從而限制了對低頻噪聲的吸收,因此,利用納米纖維氣凝膠構建高效吸聲材料依然極具挑戰性。鑒于此,東華大學提出了一種通過氣泡輔助冷凍鑄造技術制造具有級聯共振腔柔性陶瓷納米纖維氣凝膠(FCNA)的技術。


        該氣凝膠由柔性二氧化硅納米纖維(SNF)、軟蒙脫石(MMT)納米片和硅溶膠組裝而成。相關制備技術結合了氣泡模板形成的快速性和冷凍鑄造的可擴展性,從而可以快速、簡單、可控地制備FCNA,具有大規模生產的可行性。



        由于陶瓷納米纖維和納米片的陶瓷特性,FCNA還可以承受高達1100℃的高溫火焰而不損壞。穩定的鉸鏈腔結構還賦予了FCNA優良的柔韌性、彈性和抗彎曲性,即使經過1000次屈曲回復測試,其仍能恢復到初始位置。此外,FCNA還具有較好的抗壓縮疲勞性以及良好的抗拉伸變形能力,其拉伸斷裂應力和應變分別為7.1kPa和10.6%。



        研究人員還測試了FCNA的實際噪聲吸收能力。試驗發現,與市售的30mm厚主流纖維氈相比,FCNA表現出良好的降噪能力。此外,為模擬高溫條件下的實際航空發動機噪聲吸收,測試了FCNA在高溫火焰(1100℃)下的降噪性能,結果表明其可以將空氣壓縮機的噪音降低到63.9dB,同時保持了結構完整性。



        該柔性陶瓷納米纖維氣凝膠的研究為交通降噪、工業降噪和建筑降噪等領域高效吸音材料的設計提供了一個新思路。相關工作以“Bubble Templated Flexible Ceramic Nanofiber Aerogels with Cascaded Resonant Cavities for High-Temperature Noise Absorption”為題發表在《ACS Nano》上。


        (來源:紡織導報官微)

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