类型b：学术综述报告

本文是由熊新月、周泰森、李辉芹、巩继贤（天津工业大学纺织科学与工程学院）撰写的综述论文《纤维材料吸声降噪研究进展》（Research progress in sound absorption and noise reduction of fiber material），发表于《2025年第8期》期刊。文章系统总结了纤维材料在噪音污染治理领域的研究现状，重点分析了不同纤维材料的吸声机制、改性方法及结构设计策略，旨在为开发高效吸声材料提供理论参考和技术思路。

一、噪音污染的危害与吸声材料的必要性

噪音污染已被世界卫生组织（WHO）列为现代四大污染之一。研究表明，西欧每年因噪音导致的健康寿命损失超过160万年。夜间噪音会引发睡眠障碍、心理压力及心血管疾病风险上升（Munzel et al., 2021），还与妊娠期疾病和听力损伤相关（Auger et al., 2018; Gupta et al., 2018）。此外，噪音对生态系统的负面影响也得到证实，如干扰动物通讯和行为模式（Sordello et al., 2020）。

吸声材料通过将声能转化为热能或共振耗散实现降噪。根据吸声机制，材料分为两类：
1. 多孔吸声材料（Porous sound-absorbing materials）：依赖内部连通孔隙的空气振动产生黏滞热损耗（如图1所示），如纤维集合体。
2. 共振吸声材料（Resonant sound-absorbing materials）：利用亥姆霍兹共振腔（Helmholtz resonator，如图2）在特定频率下的空气剧烈振动消耗声能。

二、纤维材料的吸声优势与分类

纤维材料因其多孔特性（内部微孔互通）和轻质高产的优点，成为吸声领域的研究热点。文章将其分为三类：

1. 天然纤维

优势：可降解、环保（如杨絮纤维、绵羊毛）。刘英杰（2020）发现杨絮纤维的中空结构（图3）和短纤维特性可增强声能耗散；Borlea等（2020）证明热压绵羊毛的吸声性能与矿棉相当，但更环保。
局限：耐腐蚀性差、易虫蛀。

2. 合成纤维

优势：结构可设计性强。异型截面纤维（如十字形、三角形聚酯纤维）通过增加比表面积提升吸声性能（伍发元等，2020）；双组分纤维（如聚酯芯/共聚酯鞘）因熔融黏附效应优化孔隙分布（Celikel et al., 2017）。
局限：热稳定性不足。

3. 纳米纤维

优势：纳米级直径使比表面积倍增，声热转换效率显著提高（李好义等，2020）。马胜男等（2021）将聚丙烯腈（PAN）纳米纤维与PP纺黏无纺布复合，使吸声峰值向低频移动。
局限：加工成本高，需与其他材料复合使用。

三、纤维材料的降噪改性技术

1. 等离子体处理

通过表面刻蚀或接枝改性优化纤维结构。Pavlovic等（2019）用氩等离子体处理棉麻纤维，吸声系数整体提升；Na等（2010）发现中空聚酯纤维经等离子刻蚀后，孔洞增加使吸声性能提高12.5%。

2. 涂层与填料处理

• 玻璃微珠：Pakdel等（2020）用TiO₂和中空玻璃微珠涂层棉织物，在3500 Hz内吸声性能显著改善（图7）。
  
• 金属颗粒：Ozen等（2019）以磁铁矿填充无纺布，乙烯醋酸乙烯酯（EVA）为黏合剂时，阻尼隔音效果提升。
  

四、纤维复合结构体的设计策略

1. 梯度结构

通过层间孔隙率差异增强声波反射。敖庆波等（2017）制备的不锈钢纤维梯度材料全频段吸声系数提升；Zhang等（2020）的双梯度无纺布（填充玻璃微珠）声损耗能力达裸材料的30倍。

2. 穿孔结构

薄型织物（如梭织物）的微穿孔机制（图8）可模拟微穿孔板理论（Pieren, 2012）。马胜男等（2021）将非织造布与穿孔板复合，拓宽了吸声频段。

3. 多层结构

差异化吸收各频段噪声。Chen等（2007）以活性炭纤维为表层的复合材料低频吸声系数提高14%；Lin等（2014）将无纺布与聚氨酯（PU）泡沫层合，在856 Hz处吸声系数达0.8。

五、研究意义与未来方向

本文的价值在于：
1. 系统性总结：涵盖纤维类型、改性方法到结构设计的全链条研究进展。
2. 技术指导：指出中低频吸声性能的优化是关键，梯度/多层结构是未来趋势。
3. 环保理念：强调天然纤维和绿色改性技术的应用潜力。

未来研究可进一步探索纳米纤维低成本化、智能响应型吸声材料开发，以及多尺度结构协同设计。