ارتباط بین مورفولوژی سلولی و آکوستیک در فوم های نانوکامپوزیت پلی یورتان/سیلیکا : تاثیر نسبت های مختلف نانو سیلیکا در نواحی فرکانس پایین

مقدمه: به دلیل افزایش نگرانی عمومی در مورد آلودگی صوتی و تقاضا برای سبک زندگی بهتر، کاهش سر و صدا امری بسیار مهم است، یکی از روش های ارجح برای کاهش سروصدا ، استفاده از مواد جاذب صوت است . فوم های پلی یورتان دارای جذب صوت مطلوبی بوده و توانایی تبدیل انرژی مکانیکی به گرما و درنتیجه امکان استفاده به عنوان یک جاذب را دارند. خواص نامطلوب پلی یورتان خالص مانند جذب ضعیف انرژی مکانیکی در گستره باریک فرکانسی می تواند از طریق تهیه نانوکامپوزیت های پلیمری بهبود یابد. لذا هدف این مطالعه ، سنتز فوم های نانوکامپوزیت پلی یورتان با بکارگیری نانو ذرات سیلیکا به منظور بهبود خواص اکوستیکی آن می باشد .روش کار: در مرحله اول فوم پلی یورتان خالص با استفاده از روش پیش پلیمر سنتز شد ، سپس در مرحله دوم فوم های نانوکامپوزیت با افزودن درصدهای وزنی مختلف از نانوذرات سیلیکا سنتز شدند . به منظور مشاهده مورفولوژی فوم ها، از آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) استفاده شد. برای بررسی خواص آکوستیکی ، ضریب جذب صوت ( α) فوم های استوانه ای شکل به قطر mm 100 ، ضخامت mm 10 با استفاده از امپدانس تیوب دو میکروفنه در محدوده ی فرکانسی 100تا 1600 هرتز اندازه گیری شد. یافته ها: نتایج حاصل از ارزیابی میکروسکوپی نشان داد که مورفولوژی سلول ها با افزودن نانوذرات سیلیکا تغییر کرده و با افزایش مقدار نانوذرات سایز سلولی کاهش یافته است . همچنین نتایج آنالیز آکوستیکی نشان داد که ضریب جذب نانوکامپوزیت ها، با افزایش مقدار نانو سیلیکا افزایش می یابد . برای فوم نانوکامپوزیت حاوی 5.1 % وزنی نانوذرات سیلیکا پیک فرکانسی جذب به سمت فرکانس های پایین کشیده شده است و جذب صوت به بیشینه مقدار خود افزایش یافته است .نتیجه گیری: در مطالعه حاضر نتایج حاصل نشان داد که جاذب های صوتی بر پایه کامپوزیت پلی یورتان و نانوذرات سیلیکا توانسته سبب بهبود ضریب جذب صوتی گردد بدین صورت که اضافه شدن نانوذرات به فوم خالص منجر به افزایش دانسیته سلولی و کاهش سایز روزنه ها شده است و با افزایش درصد نانوذرات ، افزایش جذب صوت در فوم های نانوکامپوزیت مشاهده گردید.

Correlation Between the Acoustic and Cell Morphology of Polyurethane/Silica Nanocomposite Foams: Effect of Various Proportions of Silica at Low Frequency Region

Introduction: Reducing noise pollution has become an essential issue due to the increase in public concern and also social demands for a better lifestyle. Using sound absorption materials is a preferred method to reduce the noise pollution. Undesirable properties of pure polyurethane such as poor absorption of mechanical energy in narrow frequency ranges can be improved by providing polymeric nanocomposites. The main purpose of this study is to synthesize the polyurethane nanocomposite foams in order to improve its acoustic properties.Material and Methods: At the first steage, pure polyurethane foam was synthesized using the prepolymer method. Afterwards, nanocomposite foams were synthesized with different mass fractions of Nano silica. The cellular morphology of prepared nanocomposite foams was investigated by scanning electron microscopy (SEM (.Utilizing a twomicrophone impedance tube, sound absorption coefficient ( alpha;) was calculated in the frequency ranges of 100 Hz to 1600 Hz in order to investigate the acoustic properties of the new absorbant.Results: According to the microscopic investigations, morphology of the cells changed after adding silica nanoparticles. Also, the cell sizes were observed to be decreased by increasing the amount of silica nanoparticles. Furthermore, the acoustic analysis of nanocomposite foams indicated that the sound absorption increased by enhancing the load of silica nanoparticles.Conclusion: In the current study, the effect of silica nanoparticles additive amount on acoustic properties of the polyurethanebased nanocomposite was investigated. Our findings depicted that the polyurethanebased nanocomposites were able to promote the sound absorption coefficient.