DOI: 10.1016/j.jcis.2023.05.209

随着工业化的发展，工业和交通噪声日益严重。现有的大多数吸声材料散热差，低频（<1000Hz）噪声吸收能力不足，不仅降低了工作效率，还存在安全隐患。本文采用直接静电纺丝和浸渍相结合的方法制备了具有氮化硼（BN）网络的导热弹性超细纤维海绵。超细纤维较大的声接触面积和BN纳米片在三维方向上的振动效应赋予了纤维海绵良好的降噪效果，可以将白噪声降低28.3dB，降噪系数高达0.64。此外，由于BN纳米片和多孔结构组成的良好导热网络，所获得的海绵表现出优异的散热性能，热导率为0.159W/m/K。而且，弹性聚氨酯的引入和随后的交联使海绵具有良好的机械性能，在1000次压缩后几乎没有塑性变形，拉伸强度和应变高达0.28MPa和75%。导热弹性超细纤维海绵的成功合成，克服了吸声材料散热差、低频噪声吸收能力不足的缺点。

图1.HCFSs的结构设计和分层结构。（a）弹性HCFSs的制备示意图。（b）HCFSs交联过程中的化学反应。（c）HCFSs的轻质性。（d-f）不同放大倍率下HCFSs的FE-SEM图像。（g）HCFSs的EDS图像。（h）商用纤维毡、超细纤维海绵和HCFSs的红外热像图。（i）大型HCFSs的光学照片。（j）63-6300Hz下HCFSs的吸声系数。

图2.HCFSs的机械性能。HCFSs在（a）不同应变和（b）不同循环下的压缩应力-应变曲线。（c）HCFSs在不同压缩下的杨氏模量、能量损失系数和最大应力。（d）HCFSs的储能模量、损耗模量和阻尼比随振荡频率的变化而变化。（e）HCFSs在500g重量和100%压缩应变下的压缩和恢复过程。（f）HCFSs的原位压缩FE-SEM图像和相应示意图。（g）HCFSs的拉伸应力-应变曲线。

图3.HCFSs的热导率。（a-d）具有不同BN纳米片含量的HCFSs的FE-SEM图像。（e）具有不同BN含量的HCFSs的热导率。（f）HCFSs的BET表面积。

图4.HCFSs的噪声吸收特性。（a）具有不同BN纳米片含量的HCFSs的吸声系数和（b）NRC（降噪系数）。（c）不同厚度HCFSs的吸声系数。（d）各种吸声材料的综合降噪性能比较。（e）普通纤维海绵和（f）HCFSs的吸声机理。商用纤维毡和HCFSs在（g）白噪声吸收和（h）空气压缩机噪声吸收方面的实际应用。