2007 年第 6 期 玻 璃 钢 ／复 合 材 料 53 水声 吸声材料研究进展 冯彩梅 ，郭伟 ，许102101；2．中国电波传播研究所 ，青岛 伟 ( 1．北 京玻钢院复合 材料有限公司 ，北京 摘要：水声吸声材料常用于水下航行体表面， 其研究对于水下 目标的声隐身设计具有重要意义， 在军事应用领域受到广 泛关注。橡胶类和聚氨酯类粘弹性 高分子材料因其独特的分子结构和可设计性得到广泛应用， 此外吸声材料的结构设计对其 性能也有着很大影响。本文在水声吸声材料吸声机理的基础上， 对其主要材料体系和吸声结构进行了综述。 关键词：水声吸声材料；材料体系；结构 中图分类号：TB564 文献标识码：A ...

　　2007 年第 6 期 玻 璃 钢 ／复 合 材 料 53 水声 吸声材料研究进展 冯彩梅 ，郭伟 ，许102101；2．中国电波传播研究所 ，青岛 伟 ( 1．北 京玻钢院复合 材料有限公司 ，北京 摘要：水声吸声材料常用于水下航行体表面， 其研究对于水下 目标的声隐身设计具有重要意义， 在军事应用领域受到广 泛关注。橡胶类和聚氨酯类粘弹性 高分子材料因其独特的分子结构和可设计性得到广泛应用， 此外吸声材料的结构设计对其 性能也有着很大影响。本文在水声吸声材料吸声机理的基础上， 对其主要材料体系和吸声结构进行了综述。 关键词：水声吸声材料；材料体系；结构 中图分类号：TB564 文献标识码：A 文章编号：1003 0999 (2007) 06 0053 04 266107) 1 引 在军事应用领域 ， 水声 吸声材料被用作声隐身 材料 ， 将吸声材料敷设 于水下航行体表面 ， 能够减弱 主动声纳的回波信号， 同时降低其 自 身辐射的噪声，使对敌水 中目标的探测距离得以提高 。 吸声是指声波传播到某一边 界面时， 在边 界材 料 内转化为热能被消耗掉或是转化为振动能沿边界 构造传递转移， 声能被边界面吸收。材料的吸声性 能用吸声系数 ( 被材料吸收的声能与全部 声能的 比 值) 表示 ， 它与声音频率有关 ， 工程上一般取 125、 250、 500、 1000、 2000、 4000Hz 等 6 个频率下 的 吸声 系数表示材料的吸声性能。 影响吸声性能 的主要是材料体系和结构 ， 本文 从吸声机理人手 ， 对水下 吸声材料体 系和结构 的研 究现状进行综述 。 2 吸声机理 水声吸声材料的特性声阻抗与水的特性声 阻抗 要匹配 ， 使声波能够无反射地进入材料内部 ， 同时材 料要有大的声衰减性能 ， 使入射进来 的声能绝大部 分被吸收 。此外 ， 还须 考虑材料 的透水 性 、 耐候 性、 与金属的粘接强度等工程特性。通常， 内耗大、 阻尼性能好的粘 弹性高分子材料适宜作水声吸收材 料 ， 目前最常用 的主要是橡胶类和聚氨酯类材料 ， 如 丁苯 橡 胶 、 丁基 橡 胶、 氯 丁橡 胶 、 聚 氨 酯 弹性 体 竺[2] 寸0 水下吸声材料对声波的损耗主要是通过材料 的 粘性内摩擦作用和弹性弛豫过程完成的。高分子介 质中的大分子链段在声波作用下产生热运动 ， 通过 材料粘性内摩擦作用引起阻尼损耗 ， 同时在 弹性弛 言 豫过程中， 分子链 的松弛过程引起应变落后于应力 的滞后效应 ， 产 生能量 损失 ， 最终形成对 声波 的损 耗 。此外 ， 入射纵波在粘弹性材料 中引起 的体积形 变产生波形变换， 可以大大提高材料对人射声能的 耗散。 吸声机理的研究对于吸声材料的设计具有重要 意义。一般采用两种方式提高吸声系数： 种是对材料进行改进或采用复合材料来实现 声波 的衰减 ， 可通过选取不 同胶料 以及配合剂的种 类和比例， 有效控制其声学特性。通过对材料分子 结构进行设计可达到增加粘性内摩擦和弛豫吸收的 目的， 可采取改进材料化学成分、 在材料中加入填料 或适 当形状的粒子 、 使用压 电复合材料抵消界面反 射波等方式。 另一种是将材料改进和声学结构相结合， 即利 用材料本身的吸声特性 和通过声学结构构成声波在 结构中的波形转换 、 散射和反射达到衰减声波 的 目 的。不 同结构的吸声体其吸声机理也不尽相同。例 如将材料制成渐 变的外形 ， 可实现 阻抗逐渐 过渡。 采用内部空腔或气泡结构可以产生共振吸收。沿着 微孔或间隙进入材料 的声波能够 引起 内部 空气振 动 ， 空气的粘滞性 在微孔 或间隙内产生相应 的粘滞 阻力 ， 使振动空气的能量转化为热能而消耗 ， 达到吸 声 目的。当材料的孔隙在表面开 口， 孔孔相连 ， 且孔 隙深入材料内部时能够有效地吸收声能。不同部位 使用流阻不同的材料可以改善低频吸收性能等 。 3 材料体系 粘弹性高分子材料特性阻抗小 ， 粘度大， 吸收的 能量能很好地转变为热能 ， 所以吸声性能优于金属。 一收稿 日期 ：2007． 10 10 作者简介 ：冯彩梅 ( 1980一 ) ，女 ，硕士 ，主要从事复合材料工艺研究 。 酒 渤 维普资讯