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基本信息

項目名稱：
地鐵用聲屏障材料的研制
小類：
能源化工
簡介：
鋁纖維吸聲板是一種新型地鐵用聲屏障材料。為了替代進(jìn)口，降低成本，推動高性能聲屏障材料在我國聲環(huán)境的改善和噪聲控制中發(fā)揮作用，本課題開展了快冷鋁質(zhì)纖維吸聲板的研究。探索出了最佳的快冷鋁纖維制備技術(shù)，制得了三明治結(jié)構(gòu)的鋁纖維吸聲板；并對這種吸聲板進(jìn)行了性能測試。測試結(jié)果表明，本課題制得的吸聲板與進(jìn)口鋁纖維吸聲板性能相當(dāng)，有些性能甚至更佳。
詳細(xì)介紹：
噪聲，目前已成為破壞人們工作和生活環(huán)境質(zhì)量的罪魁禍?zhǔn)住Φ罔F噪聲的控制越來越受到各國政府的重視。鋁纖維吸聲板是一種新型地鐵用聲屏障材料，由于該材料中的主要原料——快冷鋁纖維及其氈，目前僅日本能生產(chǎn)，這種吸聲材料在我國應(yīng)用的成本較高。為了替代進(jìn)口，降低成本，推動高性能鋁質(zhì)纖維吸聲材料在我國聲環(huán)境的改善和噪聲控制中發(fā)揮作用，本課題開展了快冷鋁質(zhì)纖維吸聲板的研究。通過對四種快速凝固技術(shù)的探索，優(yōu)選出了最佳的快冷鋁纖維制備技術(shù)——壓力噴出熔紡法；制備出的鋁纖維形貌和表面結(jié)構(gòu)與進(jìn)口鋁纖維完全相同。并對壓力噴出熔紡技術(shù)的射流運動過程和凝固過程，以及工藝參數(shù)對這兩種過程的影響進(jìn)行了研究，得到了最佳的工藝控制參數(shù)；然后采用氣流法成氈，制得了三明治結(jié)構(gòu)的鋁纖維吸聲板；并對這種吸聲板進(jìn)行了性能測試，測試結(jié)果表明：該吸聲板在中高頻率具有較高的吸聲系數(shù)，在400Hz以上頻率，吸聲系數(shù)大于0.5，一般保持在0.7-0.8之間，最高達(dá)到0.98；在低頻也具有較好的吸聲性能。其耐候、耐蝕性能良好，經(jīng)過2000小時氙弧燈人工加速老化試驗，外觀無明顯老化現(xiàn)象；經(jīng)過耐水、煮沸、耐熱抗凍、耐火、導(dǎo)水實驗，均無異樣。制得的吸聲板與進(jìn)口鋁纖維制成的吸聲板性能相當(dāng)，有些性能甚至更佳。

作品圖片

  • 地鐵用聲屏障材料的研制
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作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

噪聲，目前已成為破壞人們工作和生活環(huán)境質(zhì)量的罪魁禍?zhǔn)住Φ罔F噪聲的控制越來越受到各國政府的重視。目前降低噪聲的主要辦法就是使用吸聲材料。由于地鐵所處的地下潮濕環(huán)境，普通的吸聲材料難以適用。本課題根據(jù)日本研究者的報道，研制了一種適用于地鐵的金屬質(zhì)聲屏障材料。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處

本課題的關(guān)鍵技術(shù)和難點在于鋁纖維的制備。作為良好的吸聲材料，要求吸聲纖維直徑范圍為100-150um，表面覆有氧化膜。目前在國內(nèi)無此類纖維產(chǎn)品，必須自已制作。本課題擬采用快速凝固技術(shù)來制備纖鋁維，使纖維表面得到致密的陶瓷氧化膜。 本研究利用凝固時金屬熔體與空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成陶瓷膜，并通過液流穩(wěn)定性控制和凝固過程控制，得到合格的鋁纖維和纖維氈，具有先進(jìn)性和科學(xué)性。

應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義

隨著地鐵建設(shè)逐步進(jìn)入我國大中城市的城市規(guī)劃中，地鐵噪聲的控制問題變得日益重要，迫切要求使用高性能、綠色環(huán)保的聲屏障材料。同時對城市發(fā)展與人民生活和諧生活具有重要現(xiàn)實意義。本課題研究的材料除了應(yīng)用于地鐵、隧道等地下潮濕環(huán)境，還可廣泛應(yīng)用于戶外以及特殊要求場所，如氣流速度較大、振動劇烈的場所；各類潔凈室內(nèi)等，是一種優(yōu)良性能的新型聲屏障材料。

學(xué)術(shù)論文摘要

鋁纖維吸聲板是一種新型地鐵用聲屏障材料，其關(guān)鍵材料——鋁纖維及其氈的制備技術(shù)開發(fā)是制約這種材料推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。本課題通過對四種快速凝固技術(shù)的探索，優(yōu)選出了最佳的鋁纖維制備技術(shù)——壓力噴出熔紡法，制備出的鋁纖維形貌和表面結(jié)構(gòu)與進(jìn)口鋁纖維相同。并對壓力噴出熔紡技術(shù)的射流運動過程和凝固過程，以及工藝參數(shù)對這兩種過程的影響進(jìn)行了研究，得到了最佳的工藝控制參數(shù)。采用氣流法成氈，制得的吸聲板在中高頻率具有較高的吸聲系數(shù)，在400Hz以上頻率，吸聲系數(shù)大于0.5，一般保持在0.7-0.8之間，最高達(dá)到0.98；在低頻也具有較好的吸聲性能。其耐候、耐蝕性能良好，經(jīng)過2000小時氙弧燈人工加速老化試驗，外觀無明顯老化現(xiàn)象；經(jīng)過耐水、煮沸、耐熱抗凍、耐火、導(dǎo)水實驗，均無異樣。制得的吸聲板與進(jìn)口鋁纖維制成的吸聲板性能相當(dāng)，有些性能甚至更佳。

獲獎情況

無

鑒定結(jié)果

無

參考文獻(xiàn)

1）李海濤，朱錫等.多孔性吸聲材料的研究進(jìn)展[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報，2004，22（6）：934-937 2）羅以喜.吸聲隔音用纖維及非織造布復(fù)合材料[J].非織造布，2003，11（4）：35-38 3）葉海，鐘祥璋.鋁制纖維吸聲板[J].上海建材，2001，（1）：12-14 4）鐘祥璋， 莫方朔.鋁纖維吸聲板的材料特性及應(yīng)用[J].裝飾裝修材料.2000，（11）：19-22 5）劉海洋，劉慧芳.金屬纖維的發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望[J].技術(shù)創(chuàng)新，2005（12）：16-20 6）劉古田.金屬纖維綜述.稀有金屬材料與工程[J].1994，23（1）：16-20

同類課題研究水平概述

鋁質(zhì)纖維吸聲板目前在日本已推廣應(yīng)用，較多應(yīng)用在機場、音樂廳、影劇院、展覽館、大型商場和超市、教室和室內(nèi)游泳池的壁面或天花板等處；大空間辦公室的隔聲屏或空間吸聲體；高架公路底面的吸聲材料；高速公路、變電所或冷卻塔的聲屏障；電機或機車引擎室的隔聲罩；各類潔凈室內(nèi)的吸聲材料；體育場的大屋面下的吸聲材料；地鐵、隧道等地下潮濕環(huán)境的吸聲材料等等。由于它突出的耐候性能，特別適宜在室外露天使用。據(jù)報道，日本的鋁質(zhì)纖維吸聲板中鋁纖維是采用快冷技術(shù)制備。鋁質(zhì)纖維吸聲材料目前在我國國內(nèi)的應(yīng)用還不太廣泛，僅應(yīng)用于廣播電臺、電視臺、地鐵、雜技館等高檔場所。影響鋁纖維吸聲板在我國國內(nèi)推廣應(yīng)用的主要因素是技術(shù)和成本。目前，我國生產(chǎn)和銷售鋁質(zhì)纖維吸聲材料企業(yè)大概有4家，而生產(chǎn)鋁質(zhì)纖維吸聲板的高檔原料——快速凝固鋁纖維氈（或鋁纖維）主要從日本進(jìn)口。 2007年，吸聲材料生產(chǎn)企業(yè)為了降低成本開始在國內(nèi)采用刨鋁絲生產(chǎn)鋁質(zhì)纖維吸聲板，這種鋁纖維采用機加工而成，表面無氧化膜（現(xiàn)在也有采用熱處理在其表面生成氧化膜，但這種氧化膜不致密，效果不好），耐蝕耐候性能差；截面為矩形，成氈時纖維間是面接觸，吸聲性能稍差。這種鋁纖維明顯的優(yōu)勢就是價錢便宜。目前，我國還沒有快冷鋁纖維。
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