声学材料的概念
声音源于物体的振动,它引起邻近空气的振动而形成声波,并在空气介质中向四周传播。任何材料对声音都能吸收,只是吸收程度有很大的不同。声学材料是指当声音传入构件材料表面时,声能一部分被反射,一部分穿透材料,还有一部由于构件材料的振动或声音在其中传播时与周围介质摩擦,由声能转化成热能,声能被损耗,即通常所说声音被材料吸收,从而调节声场的材料。
根据中研普华产业研究院发布的《2022-2027年中国声学材料行业投资潜力及发展前景分析报告》显示:
声学材料及结构的发展也主要是根据材料工艺的改进以及新的问题背景的提出而产生的。以生产工艺的发展而言,发展趋势包括轻质高强阻尼多孔材料及结构,具有复杂声腔结构、空洞或杂质的复合粘弹材料,利用新材质及穿孔形成工艺的微穿孔板及其衍生结构。
特别是从微纳米尺度加工工艺不断成熟的发展现状来看,具有微纳米尺度及多尺度结构的材料中声的传播衰减机制及其声振耦合效应也将日益受到人们的关注。利用各种材料及结构的优势而形成的复合材料及结构,例如多层夹芯复合材料,多孔复合材料等等也将会是声学材料与结构的发展趋势之一。
轻质高强度阻尼多孔材料及结构作为具有综合优势的功能材料,主要的研究趋势将包括多孔材料的一般声学特性测量、材料细观结构的表征及与声学特性之间的关系,多孔材料的声波传播与衰减的机理以及提高吸声隔声性能的有效手段:一方面是微细孔中的声传播,非直通孔且孔的构型呈一定分布的情况下动力粘滞性、渗透性、孔的表面特性、孔隙率、孔隙结构等物理和几何参数对声传播和吸收的影响;另一方面是微孔流阻变化影响基本控制方程时的波传播和吸收机理,吸声过程中能量损耗机理以及声波在材料内部传播过程中的非线性损耗。
中国声学材料的企业数量在2020年达到了12183家,其中广东省的声学材料企业数量达到了10750家,仅次于广东省的是江苏省,达到了323家,可见声学材料重要还是集中在华南地区。中国声学材料的从业人数从2020年的304575万人,增加到了31万人左右,基于企业的增长从而带动了声学材料行业的从业人数的增加。
中国声学材料企业的总资产规模在2020年达到了3654亿元,声学材料属于重资产行业,企业需要有自己的厂房,自己的存货,自己的员工。因此普遍的情况是资产比较重,大部分的资产来源可能源自于公司的运营资产较重,比如应收和应付款,其次的就是固定资产和负债。在2021年的时候总资产规模上升到了3731.7亿元。
从目前消费市场应用发展状况来看,建筑应用占比最高。随着中国经济结构调整,产业升级,科技创新和进步,声学材料消费市场结构将会调整,由当前消费集中转向三足鼎立。
声学材料的应用非常广泛,例如民用住宅:道路上汽车噪声,楼上走路、说话声,隔壁说话声、电视声均会通过墙体传到房间内,影响您的工作与休息,将阻尼隔声毡与石膏板结合做成墙板或吊顶,可以有效地阻止这些噪声的侵入,铺在地板上可以有效地抑制物体与地面接触时产生的撞击声,提高休息质量;此外还能应用在娱乐场所、工业厂房、公路等场合。
“苏州·中国声谷”作为常熟经开区创新发展的最强“引擎”,当前正全力打造创新型产业发展高地。自2022年1月份正式投产以来,首个落户声谷的声学产业项目——中科建声(苏州)新材料科技有限公司加速恢复产能,积极拓宽销售平台,争做声学细分行业的“领头雁”,其研发中心建设、“智改数转”推进的步伐不断加快。中科建声主要从事建筑声学材料的研发、生产和销售,其核心产品聚酯纤维吸音板集吸声、隔热及装饰效果为一体,被广泛应用于电影院、礼堂、会议室、体育馆等场所,经过十多年发展,目前公司在吸音材料领域已处于国内领先地位。
随着材料工业发展,越来越多的各类声学材料出现在市场。在建材行业,已有一批较先进和已形成规模化生产能力的企业,特别是纤维性吸声材料及护面材料、轻质隔声材料和隔声结构等。噪声控制工程师可以更有余地选用标准化、系列化的声学材料,包括吸声材料、隔声材料、阻尼材料及其复合材料。但也应看到,我国噪声控制设备及其产业和国际先进水平仍有较大差距。同一水平或低水平重复产品太多,材料、结构和工艺的技术进步不大,技术含量高的产品少;工艺装备落后,缺少专用生产设备,不具备规模化生产能力;缺少噪声控制设备的质量检测仪器和设备。
实验室和工程实践表明,当空间吸声板的面积与房间面积之比为30%一40%时,吸声效率最高,考虑到吸声降噪量取决于吸声系数及吸声材料的面积这 两个因素,因此实际工程中,一般取40%-60%,比全平顶式相比,材料节省一半左右,而吸声降噪效果则基本相同。数据显示,中国声学材料行业市场规模超过500亿元,预计到2022年声学材料行业销售收入将超过800亿元,市场空间广阔。
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