（1）多孔材料吸聲機理總述
多孔材料的吸聲機制主要是孔隙表面的黏滯損耗和材料的內(nèi)在阻尼。首先，當(dāng)空氣壓入或抽出開口多孔結(jié)構(gòu)時，會產(chǎn)生黏滯損耗，而閉孔則會大大減小吸收；其次，材料中存在著內(nèi)在的阻尼耗散，即聲波在材料自身內(nèi)部傳播時每個周期波的部分能量損耗。大多數(shù)金屬和陶瓷的內(nèi)在阻尼能力都較低，而聚合物及其泡沫體中的內(nèi)在阻尼則較高
在多孔材料中，聲波的衰減機制可分為幾何因素和物理因素兩個部分。幾何因素包括由于波陣面的擴展，聲波通過界面時的反射、折射以及通過不均勻介質(zhì)（不均勻尺度與波長尺度可相比擬）時造成的散射所引起波動振幅的衰減；物理因素是與多孔材料的非完全彈性直接有關(guān)的衰減，也稱為固有衰減或內(nèi)摩擦。
第一類因素（幾何因素）：由于孔隙介質(zhì)的厚度有限，由波陣面的擴散引起的衰減可以忽略，其中主要是反射及散射所引起的波動振幅的衰減。聲波是P波，入射后經(jīng)不均勻介質(zhì)產(chǎn)生散射，在介質(zhì)內(nèi)部經(jīng)過不規(guī)則反射，除產(chǎn)生反射的P波外，同時還會出現(xiàn)反射的S波成分向不同方向傳播并彼此干涉，最后轉(zhuǎn)化為熱能而消耗，使聲波發(fā)生衰減。
第二類因素（物理因素）：主要是指多孔材料內(nèi)部的耗散，包括摩擦、黏滯效應(yīng)等，內(nèi)在耗散主要與多孔材料的微結(jié)構(gòu)（比表面積、孔隙表面的粗糙程度和孔隙的連通性）、孔隙內(nèi)部流體以及聲波頻率等均有關(guān)系。Biot理論指出，孔隙中的流體對于聲波的傳播有重要影響。黏滯流體中，在流體與固體之間的分界面上會出現(xiàn)耦合力，這種力使流體和流體與固體組合之間產(chǎn)生某種差異運動，從而引起能量的損耗，造成衰減。
如果流體無黏滯，則在流體與固體之間的分界面上不出現(xiàn)黏滯耦合力；如果流體非常黏滯，則存在巨大的耦合力以阻止差異運動。衰減與流體的黏滯性有關(guān)。對于空氣，由于黏滯性較低，此時主要應(yīng)考慮內(nèi)部摩擦所引起的能量耗散，主要的影響因素為多孔材料的微結(jié)構(gòu)。
（2）多孔材料吸聲機理展述
在多孔材料中，固體部分組成材料的骨架，而流體（液體或氣體）可在相互連通的孔隙中運動。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聲波入射到多孔材料表面時，一部分被表面反射，另一部分則透入內(nèi)部向前傳播。在聲波進(jìn)入開孔泡沫體的傳播過程中，其產(chǎn)生的振動引起孔隙內(nèi)部的空氣運動，造成空氣與孔壁的相互摩擦。由于摩擦和黏滯力的作用，相當(dāng)一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能，從而使聲波衰減，達(dá)到吸聲的目的。其次，孔隙中的空氣和孔壁之間的熱交換引起的熱損失，也使聲能衰減。研究還發(fā)現(xiàn)。多孔材料也可通過聲波射入多孔體的孔隙表面發(fā)生漫反射而干涉消聲。此外，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計，在多孔材料后面設(shè)置空腔（背腔），也可提高其低頻吸聲特性，其機理主要是亥姆霍茲吸聲共振器原理：入射聲波的頻率與多孔結(jié)構(gòu)的固有頻率相吻合，產(chǎn)生共振，從而引起較大的能量損耗。
聲波進(jìn)入多孔材料后碰到孔壁會發(fā)生反射和折射，能量較小的低頻聲波產(chǎn)生彈性碰撞而有較小的能量損失，因此吸聲系數(shù)（吸收聲能與入射聲能之比）較低；能量較大的高頻聲波則因其振幅較大而可能產(chǎn)生非彈性碰撞，于是具有較大的能量損耗。反射或折射后的聲波如仍有較高能量，則可再次與孔壁產(chǎn)生非彈性碰撞，直至原有入射聲波的大部分能量變成熱能散失到環(huán)境中。
如上所述，多孔材料的吸聲機制主要包括材料本身的阻尼衰減，流體在孔隙間的熱彈性壓縮和膨脹、孔隙內(nèi)流體與孔壁摩擦的黏滯耗散等。在聲波的傳播和吸收過程中，作用機制需要考慮材料的結(jié)構(gòu)形態(tài)和應(yīng)用環(huán)境，情況不同則各個影響機制發(fā)揮作用的程度也不同。
按照吸聲機理，吸聲材料可分為共振吸聲結(jié)構(gòu)材料和多孔吸聲材料兩大類，目前所研究的吸聲材料平均吸聲系數(shù)均大于0.2，而平均吸聲系數(shù)大于0.56的稱為高效吸聲材料。
共振吸聲結(jié)構(gòu)材料主要為亥姆霍茲共鳴器式結(jié)構(gòu)，其利用入射聲波在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生共振而使大量聲能得以耗散。而多孔吸聲材料則能使大部分聲波進(jìn)入材料，具有很強的吸聲能力，進(jìn)入的聲波在傳播過程中逐漸消耗。共振吸聲結(jié)構(gòu)利用了共振原理，因而吸聲頻帶較窄，而多孔材料的吸聲頻帶就較寬。
共振吸聲結(jié)構(gòu)材料的主要應(yīng)用為微穿孔板（厚度小于1mm，穿孔率約1％～5％，孔徑為0.1mm級），共與后背空腔（背腔）組成微穿孔吸聲體。單層的穿孔板具有很強的共振效果，入射聲波頻率與系統(tǒng)共振頻率一致時穿孔板頸的空氣產(chǎn)生激烈振動摩擦，加強了吸收效應(yīng)并形成吸收峰，聲能得到顯著衰減；入射聲波頻率遠(yuǎn)離共振頻率時吸收作用減小。
藝聲聲學(xué)（成都）材料科技有限公司主要定制:砂巖吸音板,鋁條縫吸聲板,金蟻巢微孔瓷靜音板,三維無縫晶體吸聲板,金屬斯洛特穿孔吸聲板,三維無縫柔性吸聲涂料等生產(chǎn)、研發(fā)、銷售一站式服務(wù)生產(chǎn)廠家。
