超輕量氣凝膠隔音材料

 

刊登日期:2021/8/17
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英國巴斯大學(University of Bath)開發了一項可讓飛機引擎等各領域產生的噪音最多可降低16 dB的超輕量材料,新材料係由氧化石墨烯(GO)與聚乙烯醇(PVA)所構成,且含有許多氣泡的氣凝膠(Aerogel)材料。除具有0.79的高吸音率之外,重量密度為2.1 kg/m3,與其他吸音材料相比,擁有顯著的輕量性,將可望適用於飛機、汽車等引擎的隔音用途或建築、建設等領域。

擁有各種含氧官能基的氧化石墨烯除了擁有數μm大小的2D形狀之外,且可穩定地形成懸浮液,與氣泡結合後即能賦予吸音機能,相關應用備受矚目。巴斯大學利用高度剪切攪拌機將具有親水性且親和性高的氧化石墨烯與聚乙烯醇予以混合,再讓含有多數氣泡的混合液體在蜂巢狀的核心構造中以液態氮溫度進行凍結鑄造,進而製作出含有多孔質氣凝膠材料。將氧化石墨烯與聚乙烯醇的混合比例與製程條件予以最佳化後,新材料在400~2500 Hz的廣範圍頻段具有吸音率0.79、聲音傳輸損失15.8 dB的優異吸音特性。此外,新材料的重量密度僅2.1kg/m3,是既有製品中最輕量的吸音材料。

研究團隊表示,新材料的製造技術類似打發蛋白的製程,是一項環境友善的技術。新開發的氣凝膠材料可望將飛機起飛離陸時產生的噪音(105 dB)降低至與吹風機相當。今後也將與飛機製造商共同合作,展開引擎隔音材料的實證實驗,並預計在18個月內達到製品化。由於可透過調整構成比例或製程條件以控制吸音特性,故可望適用於汽車、船舶、建築等領域。此外,新材料亦具有耐熱性、耐火性、電磁波屏蔽性等機能特性,將進一步評估其他應用的可能性。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/210713_meringue-like-material.html
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