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关于声学功能橡胶的探讨

(2023-05-16 11:18:19)
     当今世界,对于橡胶材料的应用,已涉及到天空,地上,海洋各个领域,尤其是多品种的合成橡胶的出现,以其各具特殊的物理功能和化学功能,如耐油,耐热,耐腐蚀,耐辐射,高阻尼,吸水膨胀,电绝缘或导电,阻声,弥补了天然橡胶功能的不足。
   隨着时代发展和需要,对橡胶材料在声响方面有着新的探索,如橡胶在吸声,反声,及透声方面的开发利用。众所周知,海洋的深水探测,以及水下特殊产品的发展,以及核潛艇的出现,利用声纳能发射和接受声波的特性来发现水中的各种信息。因此对水下声系统及水下噪声的要求很严格。同时,由于导流罩,透声窗,障板,反射器,消声覆盖层,和体积吸声器的种类不断增多,也促进橡胶材料在水声技术方面的应用。
  众所周知,硫化橡胶材料具有优良的物理和化学性能,可以选取不同的硫化方法,如常规的琉黃硫化法,有机过氧硫化法,以及辐射硫化法等,通过在配合助剂方面的设计选用,可以有效控制橡胶制品的声学特性和功能。由于硫化橡晈材料的体积压缩模量远大于剪切模量,,其泊松比近似为O.5,楊氏模量约为剪切模量的三倍,体积压缩模量的损耗因子比剪切模量小得多,纵波速度比拉伸波速度大,这在声学工程设计时必须重视。在声频及超声频段,硫化橡胶的动态力学行为表现出粘弹性,所以其声速及衰減常数与温度及频率有关。硫化橡胶因其胶种不同及加入的配合助剂不同,其声学特性表征也有差异。我们所说的水声橡胶,在对声波的传播起着重要作用。它可以消除声的反射,降低噪音,保持声波传递的不失真。避免水下各种噪声的干扰
    设计和 制造吸声橡胶制品,首先要求材料和水介质的特殊阻抗匹配,使声波能无反射地进入吸声系统,同时所使用的材料要有大的衰减,使入射进来的声能被吸收,在使用方式上,通常采用共振式吸声结构或渐变过渡层结构,前者把帶孔的硫化橡胶薄层粘在钢板上,通过改变孔的大小,数量,来调整材料的有效弹性模量的损耗;而后者则常把硫化橡胶加工成尖锥状,以实现材料声学状态的逐步过渡,达到阻抗匹配的目的。硫化橡胶制成的吸声材料在工程中应用广泛,特别作为水中的消声,在选用橡胶作主材时,应选用合成的由异丁烯和少量异戊二唏共聚而成的丁基橡胶,。因为丁基橡胶内耗较大,并且具有耐水性及耐老化性能,适用于长期在水下。
  如果制造透声橡胶制品,则可选用天然橡胶及氯丁橡胶,因为橡胶的声阻抗与水是近似的,特别是天然橡胶的声阻抗与海水匹配最好,但是天然橡胶其缺点是透水性大,而选用丁基橡胶作透声橡胶制品比选用天然橡胶及氯丁橡胶综合性能更好。
 再制造反声橡胶制品,为避免水下各种噪声的干扰,理想的材料是是闭孔的胶乳泡沫产品,也就是采用特垃蕾法生产的胶乳泡沫制品具有最好的反声特性,其反射系数可达80%以上。
  综上所述,硫化橡胶特别是硫化的泡沫丁基橡晈作吸声,反声及透声的工程材料最为合适。

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