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  • 微孔陶蕴含大文章——清华大学声学实验室燕翔教授访谈
    发布时间:2020-06-12 14:25:02


    ——访我国著名声学专家、清华大学建筑声学实验室主任燕翔教授

    【编者按】近日,从山东省发展改革委员会传来喜讯:我国最先进的新型吸声材料微孔陶环保静音板在山东济宁泽众资源综合利用有限公司投产下线,它填补了国际吸声材料的空白。并被评为2020年山东省局部地区引进急缺人才备选优秀项目。一个有着50多年生产历史的小小陶料,何来这般能耐?是哪位大师赋予如此神奇功能?带着这些疑问,近期,我们采访了微孔陶环保静音板研发者,我国著名声学专家、清华大学建筑声学实验室主任燕翔教授。

    【人物链接】燕翔,现为清华大学建筑物理实验室主任、教授。从事建筑声学研究20多年,发表论文50多篇,获得国家发明专利50多项,主编国家标准5项,著作5本,任全国声学标准委员会委员等职,承担了国家自然科学基金重点课题2项。先后参加国家大剧院、水立方奥运工程、载人飞船等声学设计。在建筑吸声材料方面具有很高的基础研究水平和设计应用能力。

    问:首先恭喜您指导山东济宁泽众公司研发的微孔陶静音板被山东省评为2020年优秀项目。请您谈谈是如何设想用陶粒做静音板骨料的?

    答:我先说明一下,用陶粒做为静间板的骨料并不是我一个人想起来的,中陶高科、泽众集团董事长曹华在几年前也有这个想法,只是缺乏技术支撑而没有实现。目前,国内、国外也有用陶粒做吸声板的,如铁路吸声板、声屏障等。但用陶粒制作建筑装饰静音板,我们在世界还真的是第一家。

    陶粒最早由美国人海德于1913年烧制成功,在我国大规模应用也有50多年的历史了,进入21世纪,我国陶粒产业得到飞速发展。陶粒本身具有密度低、抗压强度高、孔隙率高、软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应等优异的性能,因而其陶粒制成品具有轻质、耐腐蚀、抗冻、抗震和良好的隔绝性等特点。所以,陶粒广泛地应用于建材、园艺、滤料、耐火保温材料、化工、石油等部门;可作为管道保温、炉体保温隔热、保冷隔热和隔音吸声等功能性材料;亦可用作农业和园林中的无土基床材料及滤水材料。

    我是研究物理声学的,陶粒内部具有许多细小、曲折、贯通的孔隙,毫无疑问,如果声音进入陶粒时,必然会形成多孔吸声作用,声能自然会衰减,从而达到静音的效果。根据这一原理,我跟踪研究了一年多,经过无数次的研究和试验,感到用陶粒做成的板材完全可以达到或高于国家吸声标准。因陶粒成本较低,用此原料做成的板材又具有防火、防水、轻质、保温、防开裂等诸多优点,如果制成静音板,必将是吸声材料的一次革命。所以坚定了我的想法和研发方向。

    问:济宁泽众是一家民营企业,您是国内知名的声学专家,他们是如何得到您的指导的?请您也谈谈对这家企业的印象?

    有缘千里来相会。中陶高科、济宁泽众董事长曹华先生是位有科学理念、有战略眼光的企业家。当他产生陶粒应该能吸声功能的理念后,就一直在全国范寻求科学原理支持,2019年底,当通过我校环境学院推荐联系到我时,我非常高兴,如果能用陶粒批量生产静音板,这也对我国静音装饰材料的一大贡献,我作为一名声学工作者,也是我的责任。所以我愿意义务为企业做为技术顾问给予指导,并去企业考察。

    济宁泽众资源综合利用有限公司位于孔孟之乡济宁市任城区,坐落在美丽的大运河畔,是一家集资源利用、陶粒和陶粒砌块生产的一体化民营企业,也是国内同行业规模最大、智能化程度最高的现代化企业。给我印象比较深的有这样五个特点:一是企业规模较大。泽众公司占地200亩,建筑面积20000平方米。2014年底,公司采用了浙江大学技术,投资1个亿,引进国内最先进设备,年生产陶粒30万立方米。这个规模在国内是不多见的。二是生产理念很好。陶粒的原材料,利用了城市污泥、农田秸秆等废弃物,解决了城市污泥和农田秸秆处置难问题。陶粒在应用中,又可取代石子、沙子,从而减少国家矿产资源开采。是国家鼓励支持类项目。三是产品性能优越。经过1100多度的高温烧制的陶粒,具有密度低、强度高、微孔多等性能,由陶料制作的块、板、房等,具有轻质、吸声、保温、防开裂、防渗水、耐腐蚀等特点。达到了绿色环保的要求。四是创新成果较多。公司坚持走产、学、研相结合的路子。在科技研发、污泥和粉煤灰处理、陶粒产品制造等拥有自主知识产权,获得了国家专利10项,参与了《国家建筑工业行业标准》和《山东省建筑标准设计图集》的编制。五是企业前景广阔。陶粒可过滤城市污水;陶粒轻质混凝土可制作建筑预制构件。我们研发的微孔陶静音板,陶粒是最好的吸声骨料。下步,陶粒取代石子、沙子应用于装配式建筑,将是轻质板材的一次深刻革命。

    问:研究微孔陶静音板需要解决的哪些技术问题?

    答:制作微孔陶静音板的核心原理是:破除包裹在陶粒外表面的一层陶釉,令陶粒内部的丰富微孔裸露出来,与声音接触,从而达到多孔吸声的目的。其关键技术是:如何选择陶粒粒径分布?如何破除陶粒外皮陶釉?并在成本最优的条件下,达到强度最大,质量最轻,吸声最好。

    解决的方法是:在流阻理论的指导下,对陶粒的粒径分布进行多项组合,要实验200项以上,优选出最佳吸声率的粒径分布。在驻波管吸声率监测的条件下,保证吸声效率最佳,采用多种不同的技术方案,要实验600多次以上,优选出最佳的外皮陶釉破除工艺。

    问:微孔陶环保静音板项目在国内外同行业的处于什么样的水平?

    答:与国内外同行业相比属于先进性水平。利用陶粒自身内部丰富微孔作为吸声的吸声板,在国际上尚属首家,经测试,产品质量达到了国际先进水平,系当今最先进的新型吸声材料,填补了国际吸声材料的空白。

    问:微孔陶静音板的经济效益会怎么样?

    微孔陶环保静音板,将会应用于音乐厅、剧院、学校、医院、宾馆和高档小区。目前,全国轻质板材年需求量达到20亿平方米,如果替代1%的市场,将达到2000万平方米,产值可达10亿元。如果运用到“一带一路”国家,市场前景非常广阔。



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