امکان سنجی استفاده از نانوکامپوزیت‌های سیلیکا آیروژل اصلاح شده به منظور بهبود خواص آکوستیکی

زمینه و هدف: آلودگی صوتی یکی از مسائل جدی زیست محیطی است کنترل مبتنی بر جذب و عایق‌بندی یکی از انواع روش‌های کنترل فنی و مهندسی صدا است. لذا هدف از انجام این مطالعه اصلاح نانوکامپوزیت‌های سیلیکا آیروژل به منظور بهبود خواص آکوستیکی است.روش بررسی: این مطالعه به‌صورت تجربی -کاربردی است. هشت نوع نانوکامپوزیت برای بررسی عملکرد خواص صوتی انتخاب شدند در این تحقیق نانوکامپوزیت‌ها به روش سل -ژل سنتز شدند. بدین منظور teos و اتانول به sio2 اضافه و همزده و به‌عنوان پیش ماده سل سلیکا با اتانول رقیق شد. محلولm 5/5 هیدروکسید آمونیم به سل سیلیکا قطره قطره اضافه و همزده می‌شود. سل سلیکای فعال شده سریعا به درون قالبی که در آن نمونه‌ها قرار گرفته بودند ریخته شده و سپس به مدتh 3 در دمای °c 150 در آون قرار داده شد. خواص صوتی نمونه‌ها توسط امپدانس تیوب و میزان کاهش تراز فشار صوت توسط نانوکامپوزیت بهینه با استفاده از ترازسنج صوت اندازه گیری شد. برای بررسی مورفولوژی نمونه‌ها از میکروسکوپ الکترونی رویشی استفاده گردید.یافته‌ها: ضریب جذب صوت همه نمونه‌ها در فرکانس‌های بالا، افزایش نسبتا خوبی دارند. مقدار ضریب جذب صوت نمونه‌ها در فرکانس‌های بالا از 0/6 بالاتر است. مقدار ضریب جذب و افت انتقال صوت برای نانوکامپوزیت d1 در مقایسه با دیگر نانوکامپوزیت‌ها در فرکانس‌های میانی و پایین بیشتر است. میزان کاهش متوسط تراز فشار صوت در دو محدوده صوتی در فاصله m 1 از محفظه بدون نانوکامپوزیت و با نانوکامپوزیت به‌ترتیب برابر باdb 4/6،db 9/73 است.نتیجه‌گیری: نتایج در این تحقیق نشان داد که اضافه کردن مواد آلی و معدنی به‌طور همزمان به سیلیکا آیروژل و در حالتی که نانو رس بیشترین مقدار است. خواص صوتی آن خصوصا در فرکانس‌های میانی و پایین افزایش و بهبود می‌یابد. از بین نمونه‌ها، نانوکامپوزیت d1 در فرکانس‌های میانی و پایین خواص صوتی بهتری نشان می‌دهد. ضریب جذب صوت نانوکامپوزیت d1 در فرکانس‌های 315، 400، 500، 1000، 1250، hz 2000 به‌ترتیب برابر با 0/27، 0/38، 0/51، 0/78، 0/83، 0/84 است. نتایج نشان داد که میزان متوسط تراز فشار صوت با استفاده از نانوکامپوزیت d1به میزان db 9/73 کاهش می‌یابد.

Feasibility study of silica aerogel nanocomposites application to enhance acoustic properties

Background and Objective: Noise pollution is one of the serious environmental issue. Sound control technologies based on sound absorption and sound insulation are considered as the two widely used methods. Therefore, the aim of this study was to modify silica aerogel nanocomposites to improve its acoustic properties.Materials and Methods: This applied experimental research involved in examining eight various types of nanocomposites to evaluate their performance of acoustic properties. In this study, nanocomposites were synthesized by solgel method. For this purpose, TEOS and ethanol were added to SiO2 which subsequently stirred and diluted with ethanol as a precursor of silica sol. A solution of 5.5 M ammonium hydroxide is added dropwise to the silica sol and then was stirred. The activated silica sol was quickly poured into the mold in which the samples were placed and finally placed in an oven at 150 °C for 3 hours. The acoustic properties of the samples were measured by the impedance tube and the reduction sound pressure level using a sound level meter. Each sample morphology was characterized by scanning electron microscopy.Results: The sound absorption properties of as prepared nanocomposite relatively increased at high frequencies. The results indicated > 0.6 sound absorption coefficient by the modified nanocopmosites at higher frequencies. The sound absorption coefficient and transmission loss of D1 nanocomposite were higher at medium and low frequencies as compared to other nanocomposites. 4.6 and 9.73 dB average reduction of sound pressure level were achieved by either with or without nanocomposite enclosure, respectively, at a distance of 1 meter. Conclusion: The results of the current study showed that the simultaneous addition of organic and mineral materials to silica aerogels (especially with the highest amounts of nanoclay) improves its acoustic properties, especially at medium and low frequencies. Among the samples, D1 nanocomposite shows better acoustic properties at medium and low frequencies. The sound absorption coefficient of D1 nanocomposite at frequencies of 315, 400, 500, 1000, 1250, 2000 Hz were obtained as 0.27, 0.38, 0.51, 0.78, 0.83 and 0.84, respectively. The findings also indicated 9.37 dB reduction of sound pressure level using D1 nanocomposite.