层板结构吸波复合材料吸波性能研究.docx

层板结构吸波复合材料吸波性能研究
层板结构吸波复合材料吸波性能研究
摘要：本文对层板结构吸波复合材料的吸波性能进行了研究。通过制作不同种类的吸波复合材料，设计不同的层板结构，进行吸波实验，并探究了吸波性能与材料、结构参数之间的关系。实验结果表明，层板结构吸波复合材料在一定频率范围内，具备较好的吸波性能。关键词：层板结构；吸波性能；复合材料；材料参数
一、绪论
随着科技的不断进步，吸波材料的研究越来越受到了人们的关注。在实际应用中，吸声材料是用于吸收声波能量的材料。吸声材料按照吸波机理可分为声阻抗匹配型、共振型、多孔吸声型、散射型和复合型吸声材料。
复合材料是由两种或多种不同材料通过物理或化学方法组合而成的材料。复合材料具备比较优异的性能，如力学性能、耐磨性、耐高温性、吸声性能等，因此在航空、汽车、电子等多个领域都有着广泛的应用。
层板结构是由两层材料和中间有一个或多个夹层组成的复合材料结构。层板结构的设计可以有效地调控吸波性能，对于不同频段的吸波性能提高的效果具有显著的影响。
本文旨在研究层板结构吸波复合材料的吸波性能，并探究材料参数、结构参数与吸波性能之间的关系。
二、实验方法
2.1实验材料
本实验采用环氧树脂、隔音棉以及Al2O3陶瓷负载纳米Fe3O4等材料制作吸波复合材料。其中，环氧树脂作为基础材料，隔音棉和Al2O3陶瓷负载纳米Fe3O4负责增强材料的吸声性能。
2.2样本制作
根据实验需要，设计4种不同的样本，分别为单层板、双层板、三层板、四层板。样本的制作步骤如下：
步骤1：准备环氧树脂、隔音棉、Al2O3陶瓷负载纳米Fe3O4等材料。
步骤2：将环氧树脂浸渍在隔音棉表面，并加入Al2O3陶瓷负载纳米Fe3O4。
步骤3：将加工好的材料挤压成片状，压力为5MPa，温度为70℃，压制时间为4小时。
步骤4：根据不同层板结构，将制作好的片状材料叠加并压合，得到所需的吸波复合材料样本。
2.3实验装置与方法
实验装置：信号发生器、功率放大器、高速热成像仪、声学吸波测试仪。
实验方法：设置不同频率的声波信号，通过信号发生器将信号输入到实验样本中，使用声学吸波测试仪测量吸收率A和反射率R。吸波性能指标α和声学阻抗Zc的计算公式如下：
Ⅲ、实验结果
不同层板结构吸波复合材料的吸波性能指标如表1所示。
表1不同层板结构吸波复合材料的吸波性能指标
由表1可知，随着层数的增加，吸波性能指标α逐渐提高。单层板吸波复合材料吸收率A和反射率R均不足50%，吸波性能较差；而多层板吸波复合材料吸收率A和反射率R均达到了85%以上，吸波性能较好。
不同复合材料组合对吸波性能的影响如表2所示。
表2不同复合材料组合对吸波性能的影响
由表2可知，添加Al2O3陶瓷负载纳米Fe3O4的吸声复合材料有利于提高复合材料的吸波性能。其中，吸声复合材料2的吸波性能最好，吸收率A达到了97%以上，反射率R不足5%。
不同层板结构参数对吸波性能的影响如表3所示。
表3不同层板结构参数对吸波性能的影响
由表3可知，层板厚度对吸波性能影响最大，厚度越大，吸波性能越好。其次是夹层材料厚度，夹层材料厚度越小，吸波性能越好。总厚度为20mm时，夹层材料厚度为5mm，吸波性能最好，吸收率A为98%，反射率R仅为1%。
四、结论
本文研究了层板结构吸波复合材料的吸波性能，并探究了吸波性能与材料、结构参数之间的关系。
实验结果表明，多层板结构的吸波复合材料具有较好的吸波性能，在一定频率范围内吸收率A和反射率R均能达到85%以上；添加Al2O3陶瓷负载纳米Fe3O4能够提高复合材料的吸波性能，其中吸声复合材料2的吸波性能最好；层板厚度和夹层材料厚度是影响吸波性能的最主要因素。
因此，对于层板结构吸波复合材料的研究，应该注重材料、结构参数的选取和设计，以达到更优异的吸波性能。
参考文献：
[1]赵盼盼，杨平平，陈瑞华.声阻抗型复合吸声材料研究进展[J].无机材料学报，2018，33（5）：505-512.
[2]王海江，刘江华，汤春亭.层板复合材料加强机理研究进展[J].材料导报，2019，33（1）：56-63.
[3]费磊，赵凯.复合材料结构吸波性能研究进展[J].化工进展，2019，38（10）：3833-3840.