吸声隔音功能纺织材料的研究现状及进展

潘蕾蕾　范硕　王宇轩　张红霞

摘 要：由于纺织材料在中低频声波段的吸声隔音能力薄弱，为提高其在中低频区域的降噪性能，制备出吸声隔音性能更加优异的纺织材料，对相关研究现状进行了综述。文章首先介绍了纺织材料的吸声隔音的优势和吸声隔音机制；随后详细介绍了多孔吸声复合降噪材料、多孔与共振复合降噪材料、多孔与阻尼复合降噪材料这3种纺织复合降噪材料的研究进展；最后指出未来吸声隔音纺织材料的开发应朝着结构多样化、材料复合化、方式智能化以及绿色环保的方向发展。

关键词：复合降噪材料；吸声隔音；多孔吸声；共振吸声；阻尼材料

中图分类号：TS101.8 文献标志码：A 文章编号：1009-265X（2023）06-0216-10

噪声污染已成为当代全球性的环境问题，与大气污染、水污染和固体废弃物污染被一起被列为世界四大污染［1-2］，其严重危害人们的身体健康和生活质量，影响睡眠、损伤听力系统、损害心血管、引起精神系统功能紊乱、降低工作效率、影响儿童智力发育［3-4］。为解决噪音问题，中国于2022年出台《噪声污染防治法》，对噪声污染治理技术提出了更高的要求［5］。因此，随着人们生活水平的提高，以及環保意识的不断增强，开发具有可循环、绿色、高效的吸声隔音材料将成为新型功能材料开发的主要发展方向之一。

目前，解决噪声污染的有效方法主要有3种：声源隔离（选择低噪声设备、声源设备安置、环境噪声监测）、传播媒介阻隔（隔音设备、噪声吸收装置、隔声墙体、吸声纺织品、多孔吸声材料）、接收者合理保护（耳机、耳塞）［6-8］。多孔吸声材料是一种有效的吸声降噪材料，诸多学者对不同多孔材料和结构的吸声隔音功能展开深入研究［9］。纺织材料作为多孔材料，具有很多微孔和微通道能对气体或者液体造成一定的阻尼作用，当声波传递到材料上时，声波需要克服更大的阻力，同时通过微通道多次反射也增加了声波的传播路径，从而增加声波在传播过程中的损耗，以此达到隔音目的。纺织材料特殊的结构使得其在降噪领域具有广泛的应用前景，因此，本文详细论述了纺织材料的吸声隔音机制及纺织吸声隔音复合降噪材料，并对吸声隔音纺织材料未来的发展方向进行了展望。

1 纺织材料吸声隔音的优势

声波在多孔介质中的传播主要可分为吸声，隔音及透射三部分［10］，材料的降噪由吸声和隔音两部分组成。吸声是声波撞击到材料表面后声能耗散的现象，用吸声系数来表示材料的吸声性能，范围在0～1之间，当材料的平均吸声系数高于0.2时，这种材料就被称为吸声材料［10］；隔音是通过声波传播过程中介质对声音的反射和吸收而抑制声音的透射而实现［11］，隔声能力用传递损失（Sound transmission loss，STL，也称为隔声量）表示。

纺织材料具有质地柔软、轻薄、可加工性强的特点，具有的多孔结构赋予了纺织材料降噪功能，集吸声机制和隔音机制于一体［12］。与其他柔性材料相比，纺织材料最大的优势在于其优异的加工性能，可加工成想要的各种形状，且排列规则、分布均匀［13］。基于此优势，将纺织材料与其他材料结合制备复合降噪材料，可以克服单一纺织材料吸声隔音效果甚微的缺点，获得具有优异降噪能力的材料。以纤维材料为主体的纺织复合降噪材料最大的特点是仍保持着材料轻薄、柔软和易加工的特性，是一种很有发展前景的新型降噪材料［14］。

2 纺织材料吸声隔音机制

根据多孔材料的吸声隔音机理［15-16］，纺织材料的吸声隔音机制可以归纳为4点：a）部分入射声波被反射；b）部分声波进入纺织材料中的孔隙中引起空气和细小纤维的振动，由于振动速度各处不同，产生相互作用的摩擦和粘滞阻力，将声能转变成热能而吸收；c）声波传播时材料内部各处疏密程度不同，因而温度也各处不同，存在温度梯度，从而使材料内部产生了热量传递，声能不断转化为热能耗散掉，从而达到吸声隔音的效果；d）声波在孔隙通道中多次反射增加声能损耗。纺织材料声能耗散原理如图1所示。

纺织材料具有吸声隔音性能的条件是材料中有大量孔隙且含有滞留的静止空气。但纺织材料在不同的声波频段处的吸声隔音具有一定的差异，通常在高频段材料的吸声效果好，这是因为高频声波加快了孔隙中空气质点的运动速度，从而加快了材料内部的热交换速度［17］。相对于在中低频区域纺织材料发挥的降噪效果较为薄弱，众多科研人员将纺织材料与其他材料复合改善或拓展在中低频区域的降噪性能。

3 吸声隔音纺织材料研究现状

具有吸声隔音功能的材料有多孔材料、共振材料和阻尼材料［18-19］，国内外均有大量研究，将具有吸声性能的多孔纺织材料与阻尼材料和共振材料相结合，进行结构设计，开发兼具低频吸声性能和隔音性能的纺织复合降噪材料［20-21］。目前，根据构建方式不同，主要可分为以下3类纺织复合降噪材料：a）多孔吸声复合降噪材料；b）多孔与共振复合降噪材料；c）多孔与阻尼复合降噪材料［22］。

3.1 多孔吸声复合降噪材料

多孔吸声复合降噪材料是将不同结构的纺织材料层合，或者将纤维材料与其他材料层合，构建多层结构，以提高材料中低频区域的吸声隔音效果［12］。有研究发现［23-25］，将不同组织结构的纤维材料层合构成多层结构，吸声效果有明显不同，吸声性能随着厚度增加而提高，且采用多种纤维原料制备多层纤维吸声材料，其吸声性能优于总厚度相同的单层纤维材料。但需要注意的是，多层复合的层数并非越多越好，要在一定的范围内才能更有效提高材料的吸声性能［26］。在多层结构的基础上，多孔吸声复合降噪材料有三明治结构和梯度结构这两种特殊的结构。

3.1.1 三明治结构

三明治结构也称夹层结构，如图2［27］所示。三明治吸声结构体由表层和芯层组成，表层材料和芯层材料结构参数是影响吸声体吸声性能的关键因素［28］。

elikel等［29］用聚酯纤维制备三层非织造布吸声结构，上层和底层为纺粘非织造布（用圆形纤维和三叶形纤维制成4种不同的纺粘层），中间层为熔喷非织造布，研究双组份纤维多层非织造布的吸声性能，发现以双组份纤维为外层的三层非织造结构吸声性能优于以均组分纤维为外层的非织造布，且随着中间层熔喷布的基重的增加，吸声性能显著提高。同样的，甘晶晶［30］用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）树脂、废铜渣粉（SSP）和废旧轮胎橡胶粉（WTRP）通过一定的工序制备EVA基复合材料，与玻璃纤维织物复合后用作夹层结构中的芯层，硅酸钙板、玻镁板及聚碳酸酯板作为表层，进行隔声测试，发现加入芯层复合材料能有效改善层合结构的隔声性能，EVA/SSP/WTRP复合材料中SSP填充份数为200时，隔声性能达到最好。

用蜂窝结构作为芯层，制备得到蜂窝夹层结构，由于其布满封闭空腔，使得该结构具有优良的吸声效果。有研究将多孔纤维材料填充到蜂窝芯中，以提高整个结构的吸声隔音效果［31］。肖洪波等［31］用上下蒙皮和蜂窝芯设计了蜂窝夹层结构（见图3），向蜂窝芯中填充PET/PP多孔纤维吸音材料，研究蜂窝高度h、多孔纤维填充量、蒙皮开微孔（见图4）对吸音隔音性能的影响，发现在630～2500 Hz频段，蜂窝高度每提高5 mm，吸声系数提高大约0.15，STL也提高，且填充吸音棉、蒙皮开微孔均可有效改善复合材料夹层结构的吸音性能。

3.1.2 梯度结构

梯度结构是在多层结构的基础上，将不同孔隙率的各层材料按照梯度方式排列，构成孔隙率从小到大的正梯度结构和从大到小的倒梯度结构，声波在梯度界面之间的多孔介质中反复反射，产生吸声隔音效果［32］。

Zhu等［33］采用4种不同直径的不锈钢纤维烧结成不同孔隙结构的多孔板，将两层或三层不同孔隙结构的纤维多孔板按一定顺序叠加，再烧结形成梯度多孔材料，研究这两种梯度结构的吸声性能，发现三层梯度结构吸声性能优于两层梯度结构。有研究表明将孔隙率高的材料作为吸声材料受声面时，声波更易进入材料内部，使得声波通过材料时与纤维相互作用的几率增大，吸声系数提高［34-35］。李敏等［35］使用涤棉纤维和玄武岩纤维制备包芯织物，研究平纹、蜂巢两种不同组织的叠加排列方式对织物吸声效果的影响，发现将结构疏松多孔的蜂巢作为测试面时较平纹织物作测试面时的吸声系数高，且将平纹与蜂巢织物交替复合3层，高频吸声系数可达到0.7以上。郑刘明［36］采用不同孔隙率的纤维多孔金属材料，研究双层和三层孔隙梯度材料的吸声性能，研究发现大孔隙率靠近声源的梯度材料吸声系数优于小孔隙率靠近声源的梯度材料。

在孔隙梯度结构中，层与层之间的孔隙率差值对吸声性能会产生影响。张楠［37］用平纹、斜纹、蜂巢组织织物构成双层、三层织物结构，将每层织物按照孔隙率从小到大排列或从大到小排列构成孔隙率梯度结构，研究对吸声性能的影响，发现当织物复合结构体的孔隙梯度方向与声音传播方向一致时，吸声效果显著增强，且孔隙率差异的影响大于在结构中增加层数的影响，增大孔隙率差值对织物吸声性能有很好的提升效果。

3.2 多孔与共振复合降噪材料

材料的共振主要是通过对声音的吸收来达到降噪效果。典型的共振吸声结构有薄膜共振、薄板共振、穿孔板共振、微穿孔板共振［38-39］。共振吸声机制对入射声波选择性强，当入射声波的频率与材料固有的共振频率接近时，二者发生共振，聲能转化为热能产生声波损耗［10］。将多孔吸声纺织材料与共振吸声材料复合使用，弥补单一多孔材料吸声效果上的局限性，增加吸声频段范围，提高材料在中低声波频段的吸声降噪能力。虽然薄板和穿孔板能够改善材料的吸声性能，但是薄板和穿孔板成本高、受空间限制，而穿孔板更具有孔板易堵、难以维护的缺点，这也是在研究中需要考虑和优化的方面。

3.2.1 多孔与薄板复合

薄板共振吸声体是由薄板（如木胶合板、石膏板、塑料板、金属板等）和板后空气层组成的共振吸声系统，通常在空气层中填充多孔材料，将多孔吸声与共振吸声结合产生复合吸声结构体［38］。共振吸声体中的空气层可视为一自由伸缩的变刚度弹簧，当声波入射到薄板上时，薄板会在声波交变压力作用下发生弯曲变形，由于摩擦损耗，机械能转化为热能，声能衰减从而起到吸声降噪作用［5］。在板后或板前加入多孔性吸声材料后，系统的吸声系数和吸声频带都会有所提高。王建忠等［40］用不同直径的不锈钢纤维作为原料，制成不锈钢纤维多孔材料，将金属薄板插入金属纤维多孔材料层与层之间，探究金属薄板对该复合结构吸声和隔声性能的影响，发现添加金属薄板可显著提高多孔材料的吸声系数，而薄板层数对复合结构的吸声系数影响较小。填充多孔吸声材料的薄板吸声结构如图5［41］所示。

3.2.2 多孔与穿孔板复合

在薄板上打孔并在板后设置一定厚度的空腔，便形成了穿孔板共振吸声结构，这是如今应用最广泛的共振吸声方式。当声波垂直入射到穿孔板表面时，一方面孔内及周围的空气随声波一起来回振动，另一方面穿孔板与壁面之间的空气层相当于一个“弹簧”，这些都会消耗大量声能且入射声波频率接近穿孔板复合结构共振频率时，声吸收是最大的［42］。穿孔板与纺织材料的复合结构如图6［43］所示，其中板厚t、穿孔板直径d和空腔深度D会对吸声性能产生影响。随着碳达峰、碳中和要求的提出，废弃纤维的循环再利用成为纺织材料降噪领域关注的重点。Yu等［44］以废弃聚酯纤维作为原料，用热压混合法增强热塑性聚氨酯，制备纤维板复合材料，将纤维板钻孔制成穿孔板与聚酯织物结合，通过改变孔直径、空腔深度和穿孔比研究该复合结构材料的吸声性能，发现减小穿孔板直径、增大穿孔比和空腔深度，均可以大大提高共振吸声结构体的吸声性能。同样的，吕丽华等［45］用热压的方式制备废弃纤维/聚氨酯复合材料，将废弃纤维/聚氨酯复合材料加工成穿孔板，与废弃涤纶织物构成吸声复合材料，研究穿孔板的各种结构参数及涤纶织物层数对吸声性能的影响，发现增加穿孔直径、穿孔板厚度、穿孔率和织物层数均能改善材料的吸声性能和拓宽吸声频段。

微穿孔板与穿孔板的共振吸声机制相似，均是通过孔内和背腔中的空气运动，但是微穿孔板的吸声频带范围更宽，那是因为微穿孔板的厚度小于1 mm且表面的孔径可减小至亚毫米级别，使微穿孔板获得更大的声阻。微穿孔板吸声体具有低频吸声性能好、适用范围广、无污染等优点，这使得微穿孔板吸声体在吸声降噪领域有巨大的研究价值［46］。目前，微穿孔板仍存在吸声频带窄的问题，学者对于如何拓宽微穿孔板吸声频带做出了诸多研究。吴腾［47］通过对声学特性的研究和吸声结构的设计，提出了锥面微穿孔板吸声结构、狭缝吸声结构和封闭式背腔微穿孔板结构这3种新型宽频带吸声结构。

将纺织材料与微穿孔板之间通过一定的结构设计制备复合降噪材料，拓宽材料的吸声频带范围［43］。蒋伟康等［48］将两层铝纤维薄板与两层微穿孔板进行复合，采用啮合式空腔设计双面吸声啮合空腔无棉声屏障，发现在250～2000 Hz范围内3个倍频程的平均吸声系数大于0.8，且两侧的空腔采用相互啮合的齿形结构（厚度在200 mm以下）可以拓宽声屏障的吸声频带，结构见图7。传统刚性微穿孔板在空间上存在限制，有研究验证了织物本身可以作为柔性微穿孔板的材料。Gai等［49］提出了一种可替代传统刚性微穿孔板的无纺布材料，用无纺布材料制作了空心圆柱形、扇形和蜂窝状的3种空间吸声材料，测试其吸声性能，发现该无纺布的吸声性能与微穿孔板相近，其中蜂窝型空间吸声器的吸声性能最好。经编间隔织物（WKSF）是一种三维立体结构织物，其中的间隔丝直径在0.25 mm以下，使得其具有类微穿孔板结构［50］。有研究将多孔气凝胶添加到WKSF中，制备得到兼具多孔吸声和共振吸声的复合材料，由于类微穿孔板共振吸声机理的引入，该复合材料的吸声性能得到明显提升［50］。

3.3 多孔与阻尼复合降噪材料

3.3.1 多孔与阻尼材料复合

阻尼材料通过热效应（热传导、热弹性现象、热流动等）、磁效应（磁致化学滞迟、磁致弹性）和原子再造结构（错位、电子效应、固溶相变等）3种作用，将声波振动产生的能量转化为热能或其他能量耗散，达到隔绝声音的目的［19］。阻尼材料既可用于隔音，也可用于吸音，主要通过隔绝声音的传播来实现降噪的。阻尼材料可以分为粘弹性高分子阻尼材料、金属类高阻尼材料和复合型阻尼材料［19］，其中粘弹性阻尼材料是应用最广泛的一种阻尼材料。对于纺织材料而言，因其低阻尼量特性，其通常与阻尼材料结合，形成隔声效果良好的复合降噪材料［12］。

杨天兵［51］以中腔结构的棉纤维作为原料，设计织造不同循环数的蜂窝织物，以颗粒性聚氯乙烯树脂（PVC）为基体，制备蜂窝织物/PVC隔声复合材料，研究组织循环数对三明治结构复合材料隔音性能的影响，发现利用埃洛石纳米管（HNTs）填充改性PVC浇注蜂窝织物制备的复合材料，可以使织物的隔音性能明显提高，且在三明治夹层结构中，组织循环数R=14时隔音效果最佳。粘弹性橡胶材料具有内耗大、阻尼性能好的特点，被广泛应用于隔声材料中。周晓鸥［52］结合橡胶阻尼吸声机理，制备了以再生胶粉为基体，七孔中空涤纶短纤维为增强体的复合材料，研究其吸声性能，发现该复合材料是阻尼温域较宽的高性能阻尼材料，其中七孔涤纶短纤维的加入使得基体的吸声性能得到明显提高，且纤维含量、材料厚度以及内部空腔均对复合材料吸声性能产生显著影响。

阻尼材料的阻尼性能易受外界温度的影响，只有当温度处于材料的玻璃态转化区时，才能充分發挥其阻尼性能，因此在制备复合降噪材料时，在考虑材料的耐老化、无毒无害的同时，还要控制环境温度的变化［53］。

3.3.2 降噪功能填料填充

降噪功能填料作为一种能够提高材料阻尼性能的填充物，在降噪领域受到广泛关注。降噪功能填料主要包括金属及其化合物（如Pb、Fe、Cu颗粒及氧化物）、天然矿物质填料（如片状云母粉、粘土和膨胀珍珠岩粉）和废固回用材料（如炉渣、粉煤灰和炉渣、粉煤灰和煤矸石）［14， 54］。填料加入纺织材料中能够限制材料内部分子的运动，从而增加材料内部能量的转换和声波的损耗，能够有效提高材料的隔音能力，因此降噪功能填料在纺织品降噪领域应用前景广泛。

Yan等［55］以粘土为补强填料加入到聚丙烯（PP）中，制备不同的PP/粘土纳米复合隔声材料，质量分数为0.9%、2.9%、4.8%、6.5%、8.2%和9.9%，厚度为3 mm，直径29 mm和100 mm的试样，研究分析了材料的隔声性能，结果表明在3200～6400 Hz范围内，29 mm直径PP/粘土（6.5%）复合试样的STL较纯PP试样提高了约7～14.8 dB，在520～640 Hz下，100 mm直径PP/粘土（6.5%）复合试样的STL较纯PP试样提高了3.3～5.3 dB。通过涂层整理可以实现纺织材料的多功能性，泡沫涂层因其特殊的泡孔结构可以提高材料的隔声性，而在涂层中加入不同的填料，对隔声性能也会产生影响。宋瑶瑶等［56］研究了填料种类（云母粉、铝粉、高岭土）对聚氨酯（PU）发泡涂层织物隔音性能的影响，发现当涂层浆料中加入层状云母粉作为填料时，制备得到的PU发泡涂层织物隔音性能最佳，平均隔音量可以达到26 dB。

4 结 语

噪声污染在当今时代成为影响人们生活质量的重要因素之一，对于噪声的治理各个领域的专家学者也从未停歇，纺织材料渗透在人们生活各个方面，开发具有优异吸声隔音性能的纺织品，对于提高人们的生活质量有重要意义。本文对多孔吸声复合降噪材料、多孔与共振复合降噪材料、多孔与阻尼复合降噪材料这3种降噪材料进行了系统论述。其中多孔吸声复合降噪材料具有三明治结构和梯度结构这两种特殊结构；共振吸声结构有薄板共振和穿孔板共振，纺织材料与共振吸声结构复合可获得优良的降噪性能，拓宽吸声频带；阻尼材料和降噪功能填料的加入可以提高纺织材料的吸声隔音能力。在进行研究时除了考虑提高纺织材料的吸声隔音能力，还要针对吸声频带展开研究，以获得优异降噪性能的纺织声学材料。此外，如何将上述3种降噪材料结合使用，实现一加一大于二的效果，也是一个值得考虑的问题。

未来对吸声隔音纺织材料的研究，主要可从以下几个方面开展工作：

a）具有宽频吸声隔音性能的复合降噪材料是纺织品降噪产品开发的重点方向，寻找更多不同的结构设计方式，将纺织材料与其他材料结合，以获得更加理想的降噪效果。

b）如何对废弃纤维或废弃物进行再利用作为原料开发隔音纺织材料也是需要开展深入研究，实现资源再利用、绿色生产，最终得到环保、耐用的隔音纺织产品。

c）应用更多的新型技术，如3D打印技术，让材料突破原有结构和空间的限制，优化材料的固有结构，让材料获得更高效的吸声隔音能力。

未来，要将新材料、新工艺运用到纺织类隔音降噪材料中，开发新型的复合降噪材料，结合现实需求和高新科技，使吸声隔音纺织材料朝着结构多样化、材料复合化、方式智能化并向绿色环保的方向发展。

参考文献：

［1］SEDDEQ H S， ALY N M， MARWA A A， et al. Investigation on sound absorption properties for recycled fibrous materials［J］. Journal of Industrial Textiles， 2013， 43（1）： 56-73.

［2］LIU H A， ZUO B Q. Structure and sound absorption properties of spiral vane electrospun PVA/PEO nanofiber membranes［J］. Applied Sciences， 2018， 8（2）： 296.

［3］张修宇.城市环境噪声污染与监测技术探讨［J］.民营科技，2018（11）：113.

ZHANG Xiuyu. Discussion on urban environmental noise pollution and monitoring technology［J］. Private Technology， 2018（11）： 113.

［4］李楠.城市环境噪声污染及控制方法［J］.中国高新科技，2022（11）：126-128.

LI Nan. Urban environmental noise pollution and control methods［J］. China High and New Technology， 2022（11）： 126-128.

［5］蓋晓玲，朱亦丹，赵佳美，等.吸声材料的研究进展［J］.中国环保产业，2022（6）：43-46.

GAI Xiaoling， ZHU Yidan， ZHAO Jiamei， et al. Progress in research on sound absorbing materials［J］. China Environmental Protection Industry， 2022（6）： 43-46.

［6］方晓明.噪声污染的危害及防治措施［J］.科学技术创新，2019（15）：41-42.

FANG Xiaoming. Hazards and prevention measures of noise pollution［J］. Scientific and Technological Innovation， 2019（15）： 41-42.

［7］沈莘，刘小峰，向超胜.城市噪声污染及监测方法综述［J］.电子测量技术，2017，40（11）：201-207.

SHEN Shen， LIU Xiaofeng， XIANG Chaosheng. Review of urban noise pollution and monitoring system［J］. Electronic Measurement Technology， 2017， 40（11）： 201-207.

［8］林鹏，孙丽伟.城市环境噪声污染控制方法［J］.资源节约与环保，2015（12）：151.

LIN Peng， SUN Liwei. Urban environmental pollution control method［J］. Resources Economization & Environmental Protection， 2015 （12）： 151.

［9］张旭博，张仁锋，张婷颖，等.表面结构对多孔玻璃吸声性能的影响［J］.西安工程大学学报，2021，35（2）：54-59.

ZHANG Xubo， ZHANG Renfeng， ZANG Tingying， et al. The effect of surface on the sound absorption properties of porous glass［J］. Journal of Xi'an Polytechnic University， 2021， 35（2）： 54-59.

［10］刘杨，霍又嘉，杜元开，等.吸声材料制备、性能研究［J］.功能材料，2022，53（2）：2073-2079.

LIU Yang， HUO Youjia， DU Yuankai， et al. Research progress in the preparation and properties of sound absorbing materials［J］.Journal of Functional Materials， 2022， 53（2）： 2073-2079.

［11］彭敏，赵晓明.纺织材料的吸声隔声机理及研究进展［J］.成都纺织高等专科学校学报，2016，33（4）：173-177.

PENG Min， ZHAO Xiaoming. Sound absorption and insulation mechanism and research progress of textile materials［J］. Journal of Chengdu Textile College， 2016， 33（4）： 173-177.

［12］姚跃飞，高磊，杨琼丽，等.玻璃纤维织物结构参数对隔声性能的影响［J］.纺织学报，2009，30（2）：52-55.

YAO Yuefei， GAO Lei， YANG Qiongli， et al. Effect of glass fiber fabric structural parameters on its acoustic insulation property［J］. Journal of Textile Research， 2009， 30（2）： 52-55.

［13］范晓丹.机织物结构与吸声隔音性能关系研究［D］.天津：天津工业大学，2018：1-8.

FAN Xiaodan. Study on Therelationship Between the Structure of Woven Fabric and Its Sound Absorption and Sound Insulation Performance［D］. Tianjin： Tianjin Polytechnic University， 2018： 1-8.

［14］张春春，巩继贤，范晓丹，等.柔性吸声隔音降噪纺织复合材料［J］.复合材料学报，2018，35（8）：1984-1993.

ZHANG Chunchun， GONG Jixian， FAN Xiaoda， et al. Sound-absorbing and sound insulation soft composite materials of textile for noise reduction［J］. Acta Materiae Compositae Sinica， 2018， 35（8）： 1984-1993.

［15］潘仲麟，翟国庆.噪声控制技术［M］.北京：化学工业出版社，2006：84-91.

PAN Zhonglin， ZHAI Guoqing. Noisecontrol technology［M］. Beijing： Chemical Industry Press， 2006： 84-91.

［16］金关秀，董孟斌，祝成炎.基于粗糙集和神经网络的复合纺粘非织造布隔音性能预测［J］.现代纺织技术，2022，30（5）：139-148.

JIN Guanxiu， DONG Mengbin， ZHU Chengyan. Prediction on sound insulation of multilayer composite spunbonded nonwovens based on rough set and artificial neural network［J］. Advanced Textile Technology， 2022， 30（5）： 139-148.

［17］朱晓娜，左保齐.纺织品吸声隔音材料研究进展［J］.现代丝绸科学与技术，2010，25（2）：34-37.

ZHU Xiaona， ZUO Baoqi. Research progress of textile sound absorbing and sound isolating materials［J］. Modern Silk Science and Technology， 2010， 25（2）： 34-37.

［18］梁李斯，郭文龙，张宇，等.新型吸声材料及吸声模型研究进展［J］.功能材料，2020，51（5）：5013-5019.

LIANG Lisi， GUO Wenlong， ZHANG Yu， et al. Research progress of new sound absorbing materials and sound absorption models［J］. Journal of Functional Materials， 2020， 51（5）： 5013-5019.

［19］南田田，孟玲宇，费春东，等.降噪材料的研究进展与發展趋势［J］.纤维复合材料，2020，37（2）：68-73.

NAN Tiantian， MENG Lingyu， FEI Chundong， et al.Research progress and development trend of noise reduction material［J］. Fiber Composites， 2020， 37（2）： 68-73.

［20］向文艺.一种纳米气凝胶隔音隔热毡：CN211106019U［P］.2020-07-28.

XIANG Wenyi. A sound and heat insulation felt based on nano aerogel：CN211106019U［P］. 2020-07-28.

［21］李箫，刘元军，赵晓明.静电纺丝纳米纤维基吸声材料的研究进展［J］.现代纺织技术，2022，30（5）：246-258.

LI Xiao， LIU Yuanjun， ZHAO Xiaoming. Research progress of electrospinning nanofiber-based sound-absorption materials［J］. Advanced Textile Technology， 2022， 30（5）： 246-258.

［22］李辉芹，张楠，温晓丹，等.纤维材料降噪结构体的研究进展［J］.纺织学报，2020，41（3）：175-181.

LI Huiqin， ZHANG Nan， WEN Xiaodan， et al. Progress of noise reduction product based on fiber materials［J］. Journal of Textile Research， 2020， 41（3）： 175-181.

［23］李想，陈金静，张一风.涤纶机织物降噪音性能的研究［J］.纺织导报，2013（10）：74-78.

LI Xiang， CHEN Jinjing， ZHANG Yifeng. A study on the noise-reduction property of polyester woven fabric［J］. China Textile Leader， 2013（10）： 74-78.

［24］NA Y， AGNHAGE T， CHO G. Sound absorption of multiple layers of nanofiber webs and the comparison of measuring methods for sound absorption coefficients［J］. Fibers and Polymers， 2012， 13（10）： 1348-1352.

［25］郭晗.汽车多层纤维材料吸声性能研究［D］.长春：吉林大学，2018：41-70.

GUO Han. Research on Sound Absorption Performance of Automobile Multilayer Fiber Material［D］. Changchun： Jilin University， 2018： 41-70.

［26］贾巍.基于不同结构纳米纤维材料的吸声性能研究［D］.上海：东华大学，2014：39-58.

JIA Wei. Study on the Acoustic Absorption Property of Electrospun Nanofibers Materials on the Basis of Different Structure［D］. Shanghai： Donghua University， 2014： 39-58.

［27］林洪芹，郭岭岭，吴焕岭，等.具有三明治结构的功能性面料的设计与开发［J］.毛纺科技，2023，51（3）：29-33.

LIN Hongqin， GUO Lingling， WU Huanling， et al. Design and development of functional fabric with sandwich structure［J］. Wool Textile Journal， 2023， 51（3）： 29-33.

［28］王双闪，刘建立，刘健，等.非织造材料基三明治结构吸声体的吸声性能［J］.上海纺织科技，2013，41（12）：56-60.

WANG Shuangshan， LIU Jianli， LIU Jian， et al. Sound absorption property study of sandwich sound absorber made of non-woven material［J］. Shanghai Textile Science &Technology， 2013， 41（12）： 56-60.

［29］ELIKEL D C， BABAARSLAN O. Effect of bicomponent fibers on sound absorption properties of multilayer nonwovens［J］. Journal of Engineered Fibers and Fabrics， 2017， 12（4）： 15-25.

［30］甘晶晶.层合隔声材料的制备与性能研究［D］.杭州：浙江理工大学，2017：17-40.

GAN Jingjing. The Preparation and Properties of Laminated Sound Insulation Materials［D］. Hangzhou： Zhejiang Sci-Tech University， 2017： 17-40.

［31］肖紅波，瞿航，蓝国勇.多孔纤维填充芳纶蜂窝夹层结构吸音隔音性能研究［J］.玻璃钢/复合材料，2019（12）：67-71.

XIAO Hongbo， QU Hang， LAN Guoyong. Acoustic properties of porous fiber assembly-filled nomex honeycomb sandwich structure［J］. FRP/CM， 2019（12）： 67-71.

［32］沈岳，蒋高明，刘其霞.梯度结构活性碳纤维毡吸声性能分析［J］.纺织学报，2020，41（10）：29-33.

SHEN Yue， JIANG Gaoming， LIU Qixia. Analysis on acoustic absorption performance of activated carbon fiber felts with gradient structure［J］. Journal of Textile Research， 2020， 41（10）：29-33.

［33］ZHU J L， SUN J， TANG H P， et al. Gradient-structural optimization of metal fiber porous materials for sound absorption［J］. Powder Technology， 2016， 301： 1235-1241.

［34］马胜男，刘新金，谢春萍，等.聚丙烯腈静电纺纳米纤维膜及其层合材料的吸声性能［J］.丝绸，2020，57（11）：13-19.

MA Shengnan， LIU Xinjin， XIE Chunping， et al. Sound absorption properties of polyacrylonitrile electrospinning nanofiber membrane and its laminated materials［J］. Journal of Silk， 2020， 57（11）： 13-19.

［35］李敏，劉基宏.玄武岩包芯织物的制备及吸声性能［J］.丝绸，2020，57（4）：28-34.

LI Min， LIU Jihong. Preparation of basalt core-spun fabric and its sound absorption properties［J］. Journal of Silk， 2020， 57（4）： 28-34.

［36］郑刘朋.不同温度下纤维多孔金属材料吸声性能研究［D］.兰州：兰州理工大学，2022：39-57.

ZHENG Liupeng. Research on Sound Absorption Properties of Fibrous Porous Metal Materials at Different Temperatures［D］. Lanzhou： Lanzhou University of Technology， 2022： 39-57.

［37］张楠.机织物吸声结构体的构建及性能研究［D］.天津：天津工业大学，2019：9-30.

ZHANG Nan. Study on the Construction and Performance of Woven Sound-Absorbing Structure［D］. Tianjin： Tianjin Polytechnic University， 2019： 9-30.

［38］张亚虎，任伟.共振吸声体降噪研究与应用［J］.制冷技术，2015，35（4）：43-46.

ZHANG Yahu， REN Wei. Research and application of resonance sound absorber in noise reduction［J］. Chinese Journal of Refrigeration Technology， 2015， 35（4）： 43-46.

［39］吴佳康，柳政卿，王秋成.复合微穿孔板吸声结构声学性能预测［J］.噪声与振动控制，2022，42（3）：203-208.

WU Jiakang， LIU Zhengqing， WANG Qiucheng. Prediction of acoustic properties of sound-absorbing structures with composite micro-perforated panels［J］. Noise and Vibration Control， 2022， 42（3）： 203-208.

［40］王建忠，汤慧萍，敖庆波，等.金属纤维多孔材料复合结构的声学性能［J］.中国材料进展，2017，36（S1）：550-556.

WANG Jianzhong， TANG Huiping， AO Qingbo， et al. Acoustic performance of complex structure made by porous metal fibers materials［J］. Materials China， 2017， 36（S1）： 550-556.

［41］盛美萍，王敏庆，孙进才.噪声与振动控制技术基础［M］.北京：科学出版社，2007：114-117.

SHENG Meiping， WANG Minqing， SUN Jincai. Funda-Mentalsof Noise and Vibration Control Technology［M］. Beijing： Science Press， 2007： 114-117.

［42］敖庆波，王建忠，李烨，等.低频吸声材料的研究进展［J］.功能材料，2020，51（12）：12045-12050.

AO Qingbo， WANG Jianzhong， LI Ye， et al. Develop-ment of lower frequency sound absorption materials［J］. Journal of Functional Materials， 2020， 51（12）： 12045-12050.

［43］冯涛，李佳琪，王晶，等.微穿孔板吸声结构设计参数研究进展［J］.中国安全生产科学技术，2023，19（2）：231-238.

FENG Tao， LI Jiaqi， WANG Jing， et al. Research progress on design parameters of micro-perforated plate sound absorption structure［J］. Journal of Safety Science and Technology， 2023， 19（2）： 231-238.

［44］YU X， LV L H， WEI C Y， et al. Research on sound absorption properties of multilayer structural material based on discarded polyester fiber［J］. The Journal of the Textile Institute， 2014， 105（10）： 1009-1013.

［45］呂丽华，毕吉红，于翔.废弃纤维吸声复合材料的制备及其吸声性能［J］.纺织学报，2016，37（2）：39-43.

LU Lihua，BI Jihong， YU Xiang. Fabrication and sound absorption properties of waste fiber composite materials［J］. Journal of Textile Research， 2016， 37（2）： 39-43.

［46］吴腾，刘秀娟.封闭式背腔微穿孔板吸声结构［J］.噪声与振动控制，2022，42（2）：79-84.

WU Teng， LIU Xiujuan. Micro-perforated panel absorber with sealed back cavity［J］. Noise and Vibration Control， 2022， 42（2）：79-84.

［47］吴腾.宽频带微穿孔板吸声结构设计及研究［D］.银川：宁夏大学，2021：25-55.

WU Teng. Design and Research of Broadband Micro-Perforated Panel Sound Absorption Structure［D］. Yinchuan： Ningxia University， 2021： 25-55.

［48］蒋伟康，刘秀娟，王晨.双面吸声啮合空腔无棉声屏障：CN1644802A［P］.2007-08-15.

JIANG Weikang， LIU Xiujuan， WANG Chen. Double-sided sound absorption meshing cavity without cotton sound barrier： CN1644802A［P］. 2007-08-15.

［49］GAI X L， CAI Z N， XING T， et al. Experimental study on sound absorbing property of spatial absorber of non-woven fabric with micro-perforated plate-like structure［J］. Applied Acoustics， 2020， 160： 107156.

［50］南静静，支超，何小祎，等.3D织物/气凝胶多功能复合材料的制备与性能分析［J］.西安工程大学学报，2022，36（5）：107156.

NAN Jingjing， ZHI Chao， HE Xiaoyi， et al. Preparation and property analysis of 3D fabric/aerogel multifunctional composite［J］. Journal of Xi'an Polytechnic University， 2022， 36（5）： 1-7.

［51］杨天兵.蜂窝织物/聚氯乙烯复合材料的制备及其隔音性能研究［D］.杭州：浙江理工大学，2011：33-53.

YANG Tianbing. Preparation of Honeycomb Fabric/Polyvinyl Chloride Composites and Sound Insulation Properties［D］. Hangzhou： Zhejiang Sci-Tech University， 2011： 33-53.

［52］周晓鸥.纺织用废橡胶基阻尼减振吸声复合材料的制备与研究［D］.上海：东华大学，2016：32-83.

ZHOU Xiao'ou. Processing and Characterization of Damping and Acoustic Composites Based on Textile Waste Rubber［D］. Shanghai： Donghua University， 2016： 32-83.

［53］王国庆，杨永春，杨忠俭，等.黏弹性阻尼材料在减振降噪方面的应用［J］.科学技术与工程，2013，13（13）：3572-3576.

WANG Guoqing， YANG Yongchun，YANG Zhongjian， et al. Application of viscoelastic damping materials in vibration and noise reduction［J］. Science Technology and Engineering， 2013， 13（13）： 3572-3576.

［54］刘慧.填充物对聚氯乙烯基柔性隔音复合材料性能影响的研究［D］.杭州：浙江理工大学，2012：1-10.

LIU Hui. Study on Performance Impact of Filler to PVC Flexible Insulation Composite Material［D］. Hangzhou： Zhejiang Sci-Tech University， 2012： 1-10.

［55］YAN J， KIM M S， KANG K M， et al. Evaluation of PP/Clay composites as soundproofing material［J］. Polymers and Polymer Composites， 2014， 22（1）： 65-72.

［56］宋瑤瑶，李栋，徐田文，等.聚氨酯发泡涂层织物的制备及其隔音性能［J］.现代纺织技术，2023，31（3）：194-202.

SONG Yaoyao， LI Dong， XU Tianwen， et al. Preparation of polyurethane foam coated fabric and its sound insulation properties［J］. Advanced Textile Technology， 2023， 31（3）： 194-202.

Research status and progress of textile materials with sound-absorbing and sound insulation functions

PAN Leilei， FAN Shuo，WANG Yuxuan， ZHANG Hongxia

Abstract： As a global environmental problem， noise pollution seriously endangers people's physical health and quality of life， affecting sleep， damaging the hearing system， damaging cardiovascular system， causing mental system dysfunction， reducing work efficiency， and affecting children's intellectual development. Therefore， it is crucial to develop materials with sound absorption and sound insulation functions. The porous structure of textile materials endows them with sound absorption performance， making them widely used in the field of noise reduction.

Textile materials， as porous materials， are based on a combination of sound absorption and sound insulation mechanisms. The sound absorption and sound insulation of textile materials includes three parts. The first part is that the incident sound wave is reflected. The second part is that sound waves enter the pores in the fiber material， causing air vibration and causing sound energy loss. The third part is the multiple reflections of sound waves in the material pores. The biggest advantage of textile materials compared to other flexible materials lies in their processing performance， which can be processed into various shapes， arranged regularly， and distributed evenly. Based on this advantage， textile materials can be combined with other materials to prepare composite noise reduction materials. Materials with sound absorption and sound insulation functions include porous materials， resonant materials， and damping materials. To improve the noise reduction performance of porous textile materials， textile materials are combined with resonance materials and damping materials. Three types of textile composite noise reduction materials can be generated through different construction methods： porous composite noise reduction materials， porous and resonant composite noise reduction materials， and porous and damping composite noise reduction materials. These three composite noise reduction materials can effectively improve the noise reduction performance in the mid to low frequency range and broaden the range of sound absorption frequency bands.

Porous composite noise reduction materials can form three types of materials： multi-layer structure， sandwich structure， and gradient structure by laminating different materials. Porous and resonant composite materials are composites of fibrous porous materials and resonant materials， including thin plates， perforated plates， andmicroperforated plates. Among them， perforated plate resonance and microperforated plate resonance are the most commonly used resonant sound absorption methods today. In addition， noise reduction functional fillers are also widely used in textile materials， forming porous and damping composite noise reduction materials.

The preparation of composite noise reduction materials by combining textile porous materials with other materials is still the research focus of current sound-absorbing and sound insulation functional textile materials. In addition， with the rapid development of technology and the requirements of sustainable green development， the recycling and reuse of waste fibers and the application of new technologies will be the main development trends in the future. The future sound-absorbing and sound insulation textile materials should develop towards the direction of structural diversification， material composites， intelligent methods， and green environmental protection.

Keywords： composite noise reduction materials; sound absorption and sound insulation; porous sound absorption; resonant sound absorption; damping material

收稿日期：20230411 網络出版日期：20230626

基金项目：企业横向合作项目（2022）

作者简介：潘蕾蕾（1998—），女，浙江嘉兴人，硕士研究生，主要从事功能性纺织品、纺织产品设计方面的研究。

通信作者：张红霞，E-mail：hongxiazhang8@126.com