Көлік саласының дамуымен көлік шуының ластануы күрделі мәселеге айналды, бұл әлемдік экономиканың, экологиялық ортаның және адам денсаулығының әлеуетті өліміне айналды. Талшықты материалдардың кеуекті құрылымы мен иілген арнасы акустикалық толқындардың үйкелісі мен таралуын күшейтуі мүмкін болғандықтан, көптеген зерттеулер талшықты материалдарды шуды сіңіргіштің негізгі компоненті ретінде пайдаланды. Дегенмен, үлкен талшық диаметрі мен төмен кеуектіліктің ішкі шектеулеріне байланысты дәстүрлі талшықты шуды азайту материалдарының көлік құралдары оңай шығаратын төмен жиілікті шу үшін жоғары сіңіру өнімділігіне ие болуы қиын. Егер талшықты материалдың қалыңдығы немесе тығыздығы артса, материалдың салмағы үлкен болады және энергия тұтыну артады, бұл жасыл және төмен көміртекті тұжырымдамаларға қайшы келеді. Ал кең таралған полимерлі шуды азайту материалдарының жылуға төзімділігі төмен, бұл материалдың ыдырауына әкеліп қана қоймай, тіпті қауіпсіздік мәселелерін тудырады.

Жоғарыда аталған мәселелерді шешу үшін, Донхуа университетінің профессоры Цзяньонг Ю және оның командасы бағыттағы мұздатып кептіру технологиясын және аскорбатты азайтуды біріктіру арқылы икемді SiO2 нанотәждерінен (SNF) және тотықсыздандырылған графен оксидінен (rGO) тұратын бірегей қабатты шатасу құрылымы бар икемді керамикалық нанотәжді губкаларды (FCNS) дайындауды ұсынды. Шуды азайту өнімділігі, құрылымдық тұрақтылық және жылуға төзімділік үшін қозғалыс дыбысын сіңіру материалдарының талаптарын қанағаттандыру үшін талшықты қаңқа құрылымын құрудың негізі ретінде жақсы термиялық тұрақтылығы бар икемді SNF таңдалды. Сонымен қатар, SNF арасында тиімді шатасуларды орнату және талшықты қабырғадағы тесіктерді жабу үшін желім және макрокеуекті блокаторлар ретінде икемді ЕКІ ӨЛШЕМДІ GO наноқаңылтырлары таңдалды. Соңында, кеңжолақты акустикалық толқындардың көп реттік диссипациясын жүзеге асыру үшін сэндвич құрастыру құрылымы жасалған. Шуды азайтатын материалдарды дайындаудың бұрынғы әдістерінен айырмашылығы, SNF-ті бағыттағы мұздатып кептіру технологиясының икемділігімен біріктірілген қарапайым дайындау FCNS-ті дайындауды және құрылымын реттеуді жеңілдетеді.

FCNS құрылымдық дизайны және иерархиясы

FCNS-тердің механикалық қасиеттері SNF және GO құрамымен тығыз байланысты, ал FCNS70 (SNF құрамы: GO 10:7) қажетті құрылымдық тұрақтылыққа ие екені анықталды. Бірегей шатасу құрылымы FCNS-ке тамаша майысу өнімділігін береді және сынусыз үлкен майысу деформациясына (80%) төтеп бере алады. FCNS70 сонымен қатар жақсы циклдік майысу өнімділігін көрсетті, 1000 циклдік майысу циклінен кейін бастапқы максималды кернеудің 70%-дан астамын сақтап қалды. Сонымен қатар, FCNS-тер қажетті қысу шаршауына төзімділікті көрсетті, FCNS70 пластикалық деформациясы үлкен деформация кезінде 1000 циклдік қысудан кейін (60%) тек 4.3% құрады. Сонымен қатар, FCNS-тер полимер материалдарының құрылымдық қасиеттерін керамиканың жоғары температураға төзімділігімен біріктіреді, әртүрлі қоршаған орта температурасында тұрақты тұтқырлық пен аса серпімділікті көрсетеді.

FCNS механикалық сипаттамалары

Джонсон-Шампу-Аллард моделі FCNS дизайнын басқару және оңтайландыру, FCNS дыбыс сіңіру өнімділігіне акустикалық параметрлердің әсерін зерттеу және кең жолақты шуды сіңіруге қол жеткізу үшін FCNS құрылымдық параметрлерін одан әрі жобалау үшін пайдаланылды. Материал ішіндегі дыбыс толқындарының көп сатылы шағылысу жолын тиімді түрде жақсарту үшін FCNS қалыңдығы бағыты бар сэндвич құрылымы одан әрі салынды, осылайша дыбыс энергиясының таралуын сәтті арттырды, шудың жоғары сіңірілуін (NRC 0.56) және аса жеңілдікті (280.8 г/м2) көрсетті.

Сэндвич FCNS шуды сіңіру қолданылуы

Бұл әдіс дәстүрлі шуды сіңіргіштің төмен жиілікті сіңіруіндегі кедергілерді жояды және тиімді шуды азайту материалдарын әзірлеу үшін кеңірек идея ұсынады. Байланысты зерттеу «Иерархиялық түрде шатасқан графен желілері бар икемді керамикалық наноталшықты губкалар шуды іске қосады» деп аталады. ABSORPTION тақырыбы Nature Communications журналында жарияланды.