来自天津天工大学的研究团队成功研发出一种受猫头鹰静音飞行原理启发的新型吸声材料。该成果是一种轻质多孔的双层气凝胶,其结构设计巧妙模仿了猫头鹰的生理特征:底层模仿鸟类皮肤,拥有微观空腔以消除低频噪音;上层则借鉴羽毛结构,由蓬松纳米纤维构成,专门用于抑制高频噪音。
在针对汽车引擎的实测中,研究人员宗丁丁及其团队发现,该新材料能将噪音水平从87.5分贝显著降低至78.6分贝,降幅接近一半。这一表现远超目前高端车辆常用的传统隔音材料。此外,该材料具备卓越的耐用性,即使经历100次模拟驾驶震动压缩,其形变率也仅为5%,展现出极高的结构稳定性。
该材料的制备工艺独具匠心。研究人员将微小的己烷液滴包裹在一种未公开的软性塑料中,随后将材料冷却至约零下100摄氏度,使液滴凝固并在塑料内部形成空腔。待己烷挥发移除后,这些类似蜂窝结构的空腔得以保留,构成了材料的第一层吸声核心。随后,工程师在表面复合了一层由硅纳米纤维构成的第二层,进一步增强了全频段的吸声性能。
噪音污染不仅影响听力,更与心血管疾病和2型糖尿病等健康问题密切相关。传统解决方案往往需要叠加多层不同材质的隔音材料来分别应对高频和低频噪音,这不可避免地增加了设备的重量和体积。而天工大学的这项创新仅需单层结构即可实现全频段覆盖,为汽车、航空及工业设施提供了更轻量、更高效的降噪路径。
对于中国制造业而言,这种仿生结构材料的突破提示我们,在追求“双碳”目标与轻量化趋势下,通过生物启发式设计优化材料微观结构,将是突破传统隔音瓶颈、提升高端装备竞争力的关键方向。
