多孔吸声材料是普遍应用的吸声材料。常用材料有:矿棉、离心玻璃、岩棉、硅酸铝棉、聚酯纤维、毛毡、零甲醛密胺防火吸声海绵、植物纤维素喷涂、玻璃纤维素喷涂、铝纤维板、木丝板、泡沫玻璃、泡沫塑料、泡沫铝和铝制立体扩散吸声集成板等。
多孔吸声材料具有良好吸声性能的原因,不是因为表面的粗糙,而是因为多孔材料具有大量内外连通的微小空隙和孔洞。当声波入射到多孔材料上,声波能顺着微孔进入材料内部,引起空隙中空气的振动。由于空气的黏滞阻力、空气与孔壁的摩擦和热传导作用等,使相当一部分声能转化为热能而被损耗。因此,只有孔洞对外开口,孔洞之间互相连通,且孔洞深入材料内部,才可以有效地吸收声能。常见的错误认识之一是认为表面粗糙的材料具有吸声性能,其实不然,例如,拉毛水泥、表面凸凹的石材基本不具有吸声能力。错误认识之二是认为材料内部具有大量孔洞的材料具有良好的吸声性能,如聚苯、聚乙烯、闭孔聚氨酯、加气混凝土等,事实上,这些材料由于内部孔洞没有连通性,声波不能深入材料内部振动摩擦,因此吸声系数很小。
多孔材料一般对中高频声波具有良好的吸声作用。影响和控制多孔材料吸声特性的因素,主要是材料的空气流阻、孔隙率、比表面积以及纤维的直径、排列形式等。空气流阳反映了空气通过多孔材料阻力的大小。孔隙率是指材料中连通的孔隙体积和材料总体积之比。比表面积是连通孔隙的总展开表面积与材料体积的比。
影响较大的是空气流阻,它定义为:当稳定气流通过多孔材料时,材料两面的压差和气流体积速度之比。见GB/T 25077-2010《声学多孔吸声材料流阻测量》。对于一定厚度的材料,流阻越大,说明空气穿透量就小,吸声性能会下降;但流阻太小,声能因摩擦力、黏滞力而损耗的效率就低,吸声性能也会下降。所以,多孔材料存在最佳流阻。在实际工程中,一般通过容重(又称密度)粗略控制吸声性能。同一种纤维材料,表观密度越大,孔隙率越小,流阻越大。
在实际使用中,对多孔材料会做各种表面处理。为了尽可能地保持原来材料的吸声特性,饰回应具有良好的透气性。例如,用金属格网、塑料窗纱、玻璃丝布等罩面,这种表面处理方式对多孔材料吸声性能影响不大。也可用厚度小于0.05mm 的极薄柔性塑料薄膜、穿孔薄膜、穿孔率在20%以上的薄穿孔板等罩面,这样做吸声特性多少会受影响,尤其高频的吸声系数会有所降低。膜越薄,穿孔率越大,影响越小。但使用穿孔板面层时,由于面层板的共振吸声效应,低频吸声系数会有所提高;使用薄膜面层,中频吸声系数有所提高。所以多孔材料使用穿孔板、薄膜罩面,实际上是一种复合吸声结构。
对于一些成型的多孔材料板材,如木丝板、A级防火聚酯纤维吸音板等,在进行表面粉饰时,要防止三维无缝柔性吸声涂料把孔隙封闭,以采用水质涂料喷涂为宜,不宜采用油漆涂刷。高温高湿不仅会引起材料变质,而且会影响到吸声性能。材料一旦吸湿吸水,材料中孔隙就要减少,首先使高频吸声系数降低,然后随着含湿量增加,其影响的频率范围将进一步扩大。在一般建筑中,温度引起的吸声特性变化很少,可以忽略。多孔材料用在有气流的场合,如通风管道和消声器内,要防止纤维的飞散。对于棉状材料,如超细玻璃棉,当气流速度在每秒几米时,可用玻璃丝布、尼龙丝布等作护面层;当气流速度大于每秒20m时,则还要外加金属穿孔板面层。