具体实施方式

如本文所用，术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本文所述的实施方案。然而，在相同的情况或其它情况下，其它实施方案也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其它实施方案是不可用的，且并非旨在将其它实施方案排除在本发明范围之外。

如本文和所附权利要求中所用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个/一种(a/an)”和“该/所述”包括复数对象。因此，举例来说，提及“一个/一种”或“该/所述”部件可包括本领域技术人员已知的一个或多个部件或其等价物。另外，术语“和/或”意指所列元件中的一个或全部或者所列元件中的任何两个或更多个的组合。

值得注意的是，术语“包括”及其变型在出现在所附说明书中时不具有限制性含义。此外，“一个”、“一种”、“该”、“至少一个”及“一个或多个”在本文中可互换使用。本文可使用相对术语诸如左、右、向前、向后、顶部、底部、侧面、上部、下部、水平，垂直等，并且如果是这样，则它们来自在具体附图中所观察的视角。然而，这些术语仅用于简化描述，而并非以任何方式限制本发明的范围。

贯穿本说明书的对“一个实施方案”、“某些实施方案”、“一个或多个实施方案”或“实施方案”的引用，意指结合实施方案描述的具体特征、结构、材料或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书的多处出现的短语，诸如“在一个或多个实施方案中”、“在某些实施方案中”、“在一个实施方案中”或“在实施方案中”，不是必须指本发明的相同实施方案。

本公开涉及用作吸声体、减震器和/或隔声体和隔热体的声学制品、组件及其方法。声学制品和组件一般包括一个或多个多孔层和一种或多种与一个或多个多孔层接触的异质填料。任选地，所提供的声学制品和组件包括邻近一个或多个多孔层的一个或多个无孔阻隔层、谐振器和/或气隙。这些部件中的每个的结构和功能特性在随后的子部分中有所描述。

声学制品

示例性声学制品在图1至图13中示出并在下文中描述。这些声学制品可有效解决与结构相关的噪音和不期望的振动两者。在一些实施方案中，声学制品可设置在基底上或邻近空气腔放置以吸收分别穿过基底或空气腔传输的声能。在其它实施方案中，声学制品可邻近表面放置以阻尼表面的振动。

阻尼应用包括近场阻尼应用。近场阻尼是一种通过控制非传播波和传播波来耗散结构的振动能量的机制，该非传播波和传播波通过结构振动在结构的表面(近场区域)附近产生。在近场区域，振荡流体和不可压缩流体平行于结构的表面流动，其中这些流动的强度随着与振动结构的表面的距离的增加而逐渐减小。该区域的能量强度可能是显著的，因此该区域的能量耗散可有助于衰减结构振动。

近场区域可被定义为相对于给定基底(或结构)的表面30厘米至0厘米、15厘米至0厘米、10厘米至0厘米、8厘米至0厘米、5厘米至0厘米。此处，“0厘米”被定义为位于基底的表面处。

关于近场阻尼的其它细节在Nicholas N.Kim、Seungkyu Lee、J.Stuart Bolton、Sean Hollands和Taewook Yoo的“通过使用纤维材料进行结构阻尼”(Structural dampingby the use of fibrous materials)(SAE技术论文，2015-01-2239，2015)中有所描述。

如这些图所示，可用的声学制品包括单层构造和多层构造两者。除非另有明确指示，否则应当理解，一个或多个附加层或表面处理可存在于给定声学制品的任一主表面上，或存在于声学制品的其它相邻层之间。

图1示出了下文由数字100所指的单层声学制品。制品100包括多孔层102和分散在其中的多个异质填料104。在该实施方案中，异质填料104在多孔层102的整个厚度上均匀地分散在多孔层中，如图所示。

出于示例的目的，多孔层102在此描绘为由多根纤维组成的纤维非织造层，但也可使用其它类型的多孔层(例如，开孔泡沫、颗粒床)。可用的多孔层在以下标题为“多孔层”的单独小节中详细描述。

具有所需的声学特性的异质填料104嵌入多孔层102的多根纤维中。相对于多孔层102和异质填料104的组合重量，异质填料104可以1重量％至99重量％、10重量％至90重量％、15重量％至85重量％、20重量％至80重量％的量存在，或在一些实施方案中，以小于、等于或大于1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、7重量％、10重量％、12重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％、95重量％、97重量％、98重量％或99重量％的量存在。

赋予声学有益效果的异质填料的示例包括多孔的和/或细小的填料，诸如粘土、硅藻土、石墨、玻璃泡、多孔聚合物填料、非层状硅酸盐、植物基填料以及它们的组合物。这些异质填料的详细说明在标题为“异质填料”的稍后小节中提供。

多孔层102中的异质填料104可能会影响多孔层102的非织造纤维结构内的平均纤维至纤维间距。发生这种情况的程度取决于例如异质填料104的粒度和异质填料104在多孔层102内的装载。多孔层102的平均纤维至纤维间距可为0微米至1000微米、10微米至500微米、20微米至300微米，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于0微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、7微米、10微米、11微米、12微米、15微米、17微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、150微米、170微米、200微米、250微米、300微米、350微米、400微米、450微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1000微米。

相反，声学制品100内的异质填料104具有至少部分地取决于其装填量以及多孔层102的结构性质的粒间(即，粒子至粒子)间距。异质填料104的平均粒间间距可为20微米至4000微米、50微米至2000微米、100微米至1000微米，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、150微米、170微米、200微米、250微米、300微米、350微米、400微米、450微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1000微米、1100微米、1200微米、1500微米、1700微米、2000微米、2500微米、3000微米、3500微米或4000微米。

平均纤维至纤维间距、粒子至纤维间距和粒子至粒子间距可使用X射线显微断层摄影术获得，该X射线显微断层摄影术为一种无损3D成像技术，其中对比机制为正在检查的样品内的组分对X射线的吸收。X射线源照亮样品，并且检测系统在样品旋转时在离散的角位置处收集投影的2D X射线图像。

投影的2D图像的收集通过称为重建的过程进行，以产生沿着样品旋转轴线的2D切片图像的栈。重建的2D切片图像可作为一系列图像单独检查，或者可共同用于生成包含检查样品的3D体积。测量可例如使用Skyscan 1172(比利时康蒂奇的Bruker microCT公司(Bruker microCT,Kontich,Belgium))X射线显微断层摄影扫描仪以合适的分辨率(例如，1-3微米)以及40kV和250μA的X射线源设置来进行。

然后，可处理重建图像以分离粒子或粒子和纤维在扫描标本内的位置。灰度级阈值可允许粒子与多孔层中的较低密度材料隔离，并且允许粒子和纤维与数据集中的较低密度噪音隔离。可使用例如CTAnalyzer软件(比利时康蒂奇的v 1.16.4 Bruker microCT公司(v 1.16.4 Bruker microCT,Kontich,Belgium))进行处理，以获得平均粒子至粒子间距、粒子至纤维间距和纤维至纤维间距。

多孔层102的所需厚度高度取决于应用，因此不需要特别限制。多孔层102的总体厚度可为1微米至10厘米、30微米至1厘米、50微米至5000毫米，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于1微米、2微米、5微米、10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、100微米、200微米、500微米、1毫米、2毫米、3毫米、4毫米、5毫米、7毫米、10毫米、20毫米、50毫米、70毫米或100毫米。

有利地，多孔层102和异质填料104的组合可显著增强在低声频(诸如50Hz至500Hz的声频)下的吸声性，同时保持在超过500Hz的较高声频下的吸声性。

在一些实施方案中，在小于、等于或大于50Hz、55Hz、60Hz、65Hz、70Hz、75Hz、80Hz、85Hz、90Hz、95Hz、100Hz、105Hz、110Hz、115Hz、120Hz、125Hz、130Hz、135Hz、140Hz、145Hz、150Hz、155Hz、160Hz、165Hz、170Hz、175Hz、180Hz、185Hz、190Hz、195Hz、200Hz、210Hz、220Hz、230Hz、240Hz、250Hz、260Hz、270Hz、280Hz、290Hz、300Hz、400Hz、500Hz、700Hz、1000Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、5000Hz、7000Hz或10,000Hz的声音频率内添加异质填料可显著增加声学制品的吸声。

图2示出了根据双层实施方案的制品200，该制品由包含异质填料204的第一多孔层202和不包含异质填料204的第二多孔层206组成。如图所示，第二多孔层206延伸跨过并且直接接触第一多孔层202。第一多孔层202可具有与已相对于图1所述的多孔层102的特性类似的特性。

其它实施方案也是可能的。例如，异质填料可仅部分地嵌入第一多孔层中，而一些异质填料驻留在该层之外。在另一实施方案中，基本上没有异质填料嵌入第一多孔层中，而基本上所有异质填料都存在于限制在第一多孔层和第二多孔层之间的异质填料的颗粒床中，第一多孔层和第二多孔层均未被填充。

再次参见图2，第二多孔层206的厚度显著大于第一多孔层202的厚度。根据待衰减的噪音的性质，可能有利的是，第一多孔层202的厚度显著大于第二多孔层206的厚度。一个多孔层的厚度可小于、等于或大于另一多孔层的厚度的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％、110％、120％、130％、140％、150％、200％、250％、300％、400％、500％、600％、700％、800％、900％或1000％。

一个或多个附加层可设置在这些层之间或沿第一多孔层202和第二多孔层206的面向外的主表面延伸。图3中示出了此类构造的示例。图3描绘了具有三个多孔层的制品300，其中第一多孔层302和第三多孔层308未被填充，并且第二多孔层304被填充并夹在前两层之间。

在多层构造(例如，图2和图3的制品200、300)中，未填充的多孔层可改善总体声学制品的低频性能。为了实现高吸声性，制品的声阻抗可接近周围流体的特性阻抗。如果周围流体是空气，则特性阻抗是空气介质的密度和声速的乘积。因此，多孔层可有助于使多层制品的声阻抗与周围介质的特性阻抗相匹配。

对于法向入射平面波情况，材料表面处的特定声阻抗z_surf可描述为以下公式：

z_surf＝p/v|_x＝L＝-jz_ccot(kx)|_x＝L

其中，p为声压，v为质点速度，k为声波数，k为声波数，x为距基底表面的距离，z_c为空气的特性阻抗，并且它们可由以下关系式获得：

k＝2πf/c

z_c＝(ρK)^1/2

其中f表示频率，c表示空气的声速，ρ和K分别为空气的密度和体积模量。当表面处的特定声阻抗变为零时，出现最高吸声性。因此，吸声材料一般遵循四分之一波长规则，其中四分之一波长对应于材料的厚度。该四分之一波长对应于材料显示其第一峰值吸收处的频率。

降低声速可在不增加材料厚度的情况下改善低频性能。在材料贴靠刚性壁放置的表面处，表面阻抗变得无穷大，因为上面的粒子速度v和x均接近零。基于上述关系，可以推测的是，多孔层内的异质填料可通过改变材料内的波长并提供减压效果来帮助降低在材料表面处提供零声阻抗的频率。在一些实施方案中，添加异质填料还能够使声波在声学制品内的反射减少。减小压力也降低声阻抗，使得一些声音能够穿透总体声学制品并有助于将更多的声能捕集在总体声学制品内，从而改善噪音的消散，并因此改善阻隔性能。

在上述实施方案中，异质填料基本上与彼此和任何多孔层脱离；也就是说，异质填料的粒子不物理附接到彼此，并且能够独立于周围结构而进行至少有限的移动或振荡。在这些情况下，嵌入的粒子可很大程度上独立于纤维本身在非织造材料的纤维内移动和振动。

另选地，异质填料中的至少一些异质填料可物理粘结到其设置于其中的多孔层。在一些实施方案中，这些物理粘结是通过在多孔层内掺入粘结剂(例如，粘结剂纤维)来产生的，该多孔层可在施加了热量时变得发粘并粘附到填料粒子。为了保留异质填料的声学特性，一般来讲优选的是粘结剂不显著流入填料粒子的孔中。

应当理解，另外的实施方案也是可能的，其中声学制品由四个、五个、六个、七个或甚至更多个多孔层构成，其中至少一个多孔层含有异质填料或以其它方式与异质填料接触。

图4示出了另一声学制品400的侧视图，该声学制品具有第一多孔层402和第二多孔层404以及设置在多孔层402和404之间的异质填料层420。多孔层402、404和异质填料420类似于相对于图1值图3所述的多孔层。在该实施方案中，多孔层402、404不仅可有助于制品400的声学性能，而且用于将异质填料420物理地限制并固定到多孔层402、404之间的空间。

在该实施方案中，异质填料420不嵌入多孔层402、404中，而是形成为颗粒床。制品400也通过壁432分成多个分段室430以提供绗缝结构。室430相对于彼此位于横向方向上，其中每个室430容纳如图所示的第一多孔层402、异质填料层420和第二多孔层404。任选地，室430在平面图中可具有二维网格构型。

将室430彼此分开的壁432在组成上不需要限制，并且可以为多孔的，也可以不为多孔的。在优选的实施方案中，壁432由具有低流动阻力的柔性聚合物膜、稀松布或穿孔膜制成。有利的是，壁432提供异质填料420在声学制品400中的改善的固定，并且还可通过基于制品400内的侧向边界的存在提供掠射波耗散来改善声学性能。

制品400的其它方面在提交于2018年10月19日的共同待审的国际专利申请PCT/US18/56671(Lee等人)中有所描述。

图5示出了使用穿孔膜作为多孔层的声学制品500。声学制品500包括限制在第一穿孔膜502和第二穿孔膜504之间的异质填料520。膜502、504具有沿垂直于制品500的主表面的方向延伸穿过相应穿孔膜502、504的多个开孔503、505(或通孔)。任选地并且如图所示，多个开孔503、505以二维图案设置，该二维图案在相邻开孔之间具有规则的中心至中心间距。

在所示实施方案中，膜504显著厚于膜502。另外，开孔503一般为圆柱形，而开孔505具有渐缩的侧壁，以产生具有一般为锥形形状的开口。如图5所示，异质填料520驻留在一般为锥形的开口内，并且牢固地保持在膜502、504之间，因为异质填料520的粒子显著大于开孔503、505的最窄宽度。在另选的实施方案中，异质填料可被捕集在一对对称设置的穿孔膜之间。

膜502、504可通过任何已知的方法彼此联接。它们可使用粘合剂、热层合和/或机械联接来附接。膜502、504中的任一个也可使用这些方法中的任一种耦接到如前所述的纤维非织造层。在一些实施方案中，纤维非织造层包含粘性聚合物纤维，该粘性聚合物纤维有助于其附接到异质填料、穿孔膜或另一纤维非织造层。合适的粘性纤维包括由例如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯或聚乙烯/聚丙烯共聚物制成的粘合剂纤维。

在另一实施方案中，可提供一种声学制品，其中消除了膜502、504中的一者。

在又一实施方案中，穿孔膜502可用另一多孔层(诸如阻挡稀松布)替代。阻挡稀松布为显示高流动阻力(例如，至多2000MKS Rayls)的薄多孔层。在一些实施方案中，阻挡稀松布为具有小于5000微米的厚度的非织造纤维幅材，并且具有可忽略的弯曲刚度。

包括阻挡层诸如阻挡稀松布可进一步增强声学性能，特别是在更低的频率下。阻挡层可具有10MKS Rayls至8000MKS Rayls、20MKS Rayls至3000MKS Rayls、或50MKS Rayls至1000MKS Rayls的流动阻力。在一些实施方案中，穿过阻挡层的流动阻力小于、等于或大于10MKS Rayls、20MKS Rayls、30MKS Rayls、40MKS Rayls、50MKS Rayls、70MKS Rayls、100MKS Rayls、200MKS Rayls、300MKS Rayls、400MKS Rayls、500MKS Rayls、600MKSRayls、700MKS Rayls、1000MKS Rayls、1100MKS Rayls、1200MKS Rayls、1500MKS Rayls、1700MKS Rayls、2000MKS Rayls、2500MKS Rayls、3000MKS Rayls、3500MKS Rayls、4000MKSRayls、4500MKS Rayls、5000MKS Rayls、5500MKS Rayls、6000MKS Rayls、6500MKS Rayls、7000MKS Rayls、7500MKS Rayls或8000MKS Rayls。

阻挡层的厚度可为1微米至10厘米、30微米至1厘米、50微米至5000微米，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、70微米、100微米、200微米、500微米、1毫米、2毫米、5毫米、10毫米、20毫米、30毫米、40毫米、50毫米、60毫米、70毫米、80毫米、90毫米或100毫米(10厘米)。

图6示出了声学制品600，其中多孔层具有不同装载的异质填料。在该构造中，制品600具有第一多孔层602、第二多孔层606和第三多孔层608，该第一多孔层具有高相对装载的异质填料604，该第二多孔层具有低相对装载的异质填料604'，并且第三多孔层不含任何异质填料。异质填料604、604'可具有或可不具有相同的组成。异质填料604、604'可具有或可不具有相同的中值粒度。同样，多孔层602、606、608在此处旨在为通用的，因此可具有或可不具有相同的组成和结构。

如果异质填料604、604'具有相同的组成和粒度，则制品600具有密度从制品600的顶部到制品600的底部逐渐减小的离散层，如图6所示。该构造的优点包括设计自由度和定制、降低成本和可调性，从而能够根据需要在某些频率上增强吸声。

图7示出了声学制品700，其中整体多孔层702包含两种不同粒度的异质填料704。异质填料704可具有粒度的双峰分布(如此处所示)或某个其它多峰分布。另选地，异质填料704可具有单峰但宽的分布。通过将具有不同粒度的异质填料混合在一起，可以增加总体填料装载，因为较小粒子可占据由较大粒子形成的裂缝。

图8示出了使用包含密度梯度的异质填料804的多孔层802的声学制品800。如图所示，接近其顶部主表面时密度最大，而接近其底部主表面时密度最小。

图9示出了具有双层构造的声学制品900，该声学制品由包含多个第一异质填料904的第一多孔层902和包含多个第二异质填料908的第二多孔层906组成。多孔层902、906彼此平坦地接触并且可由相同或不同的材料制成。如图所示，异质填料908的中值粒度大于异质填料904的中值粒度。

图10至图13示出了先前呈现的声学层的另外的变型形式和组合。例如，图10示出了声学制品1000，其中第一多孔层1002为设置在第二多孔层1004上的穿孔膜，该第二多孔层由包含多个异质填料1006的非织造纤维幅材组成。层1002、1004由第三多孔层1008作为背衬，该第三多孔层为未填充的并且也由非织造纤维幅材制成。如上文所指出的那样，这些构造允许将总体声学制品的声学行为调谐为适于特定应用。此类声学行为可包括反射、吸收和噪音消除的组合。

图11示出了声学制品1100，该声学制品与制品1000具有一些相似性，但包括第一多孔层1102，该第一多孔层为粒子填充的穿孔膜。穿孔膜包含多个穿孔1106，如图所示，该多个穿孔包含异质填料1104。位于第一多孔层1102下面的第二多孔层1108和第三多孔层1110一般类似于相对于图10中的制品1000所述的那些。

图12示出了也类似于图10中的制品1000的声学制品1200，不同之处在于该声学制品包括延伸跨过第一多孔层1202、第二多孔层1204和第三多孔层1206的第四多孔层1208，其中异质填料1207嵌入第二多孔层1204中。第四多孔层1208为不包含或直接接触异质填料1207的穿孔膜。

图13示出了联接到基底1350的声学制品1300。声学制品1300具有第一多孔层1302和第二多孔层1304，该第一多孔层和第二多孔层在一定程度上类似于图5中的声学制品500的第一多孔层和第二多孔层。异质填料1306驻留在第二多孔层1304内，并且通过第一多孔层1302机械性地保持在第二多孔层1304的穿孔内。第三多孔层1305(其由非织造纤维幅材构成)延伸跨过并直接接触第二多孔层1304，该第三多孔层继而粘结到基底1350。

基底包括结构部件，诸如汽车或飞机的部件和建筑基底。结构示例包括模制面板(例如，门板)、飞机框架、墙体保温材料和一体化管道系统。基底还可包括这些结构示例旁边的部件，诸如地毯、行李箱衬垫、翼子板衬垫、仪表盘前部、地板系统、墙板和管道保温材料。在一些情况下，基底可与声学制品间隔开，如发动机罩内衬、顶篷、飞机面板、消毒盖布和吊顶板的情况。这些材料的另外的应用包括过滤介质、手术铺单和擦拭物、液体和气体过滤器、服装、毯、家具、交通工具(例如，用于飞机、旋翼飞机、火车和机动车辆)、电子设备(例如，用于电视机、计算机、服务器、数据存储设备和电源)、空气处理系统、家具装饰材料和个人防护设备。

在前述声学制品中，给定层的密实度取决于异质填料装载到该层内的程度。如果异质填料粒子占据原本会在多孔层中作为空隙保留的空间，则密实度可能会增加。然而，如果异质填料的加入打开了多孔层的结构，从而产生原本不存在的空隙，则密实度也可能会降低。

如本文所用，密实度是与密度成反比的特性，并且表示幅材渗透性和孔隙率(实施例中提供了密实度公式)。低密实度对应于高渗透性和高孔隙率。当填充有异质填料时，所提供的多孔层的密实度可为5％至40％、8％至35％、10％至30％，或在一些实施方案中，小于、等于或大于5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、15％、17％、20％、22％、25％、27％、30％、32％、25％、37％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％。所提供的未填充形式的多孔层的密实度可为小于、等于或大于5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、15％、17％、20％、22％、25％、27％、30％、32％、25％、37％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％。

前述任何声学制品中可进一步包括相邻层之间的一个或多个封闭气隙。气隙可充当谐振腔，以增强在特定频率下通过声学制品的传输损耗。气隙可充当基于四分之一波长理论的声学谐振器。根据该理论，峰值吸声在表示声学层厚度的四分之一波长的频率下发生。更大的气隙将峰值吸声切换至更低频率。例如，5厘米厚的气隙可在1600Hz下具有峰值吸收，而10cm气隙可产生在800Hz下发生的峰值吸收。

气隙可具有允许其用作声学谐振器的任何厚度。通常，根据感兴趣的声学频率，气隙的厚度可为10微米至10厘米、500微米至5厘米、1毫米至3厘米，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、70微米、100微米、200微米、500微米、1毫米、2毫米、5毫米、10毫米、20毫米、30毫米、40毫米、50毫米、60毫米、70毫米、80毫米、90毫米或100毫米(10厘米)。

所提供的声学制品还可包括含有与多孔层接触的多个亥姆霍兹谐振器的层。该层可设置在声学制品的任一主表面上或设置在声学制品内的其它相邻层之间。

亥姆霍兹谐振器实质上为填充有空气的微小容器，其中容器具有开放端口。容器内的空气体积具有一定弹性，允许其以特定频率或频率范围振动和耗散声能。亥姆霍兹谐振器可设置成沿着声学制品的主表面延伸的二维阵列。虽然并非旨在进行限制，但合适的亥姆霍兹谐振器的示例包括例如在国际公布WO2013169788(Castiglione等人)中描述的那些。

包括亥姆霍兹谐振器的复合声学制品可具有相对低密度的异质填料。例如，小于50％的总空隙体积可被异质填料占据。异质填料粒子可具有不均匀的取向和/或不规则形状。例如，不对称细长粒子可以其小端朝下、大端朝下或以横向取向驻留在孔内。每个取向都产生其自身的特性吸收。由于所提供的声学制品在多孔层内包含多种不同的粒子取向，因此这些制品可在比单独的亥姆霍兹谐振器更宽的频率范围内被吸收。

图14例示了可通过改变异质填料的粒度而获得的广谱声学行为。此处示出了五种不同的声学制品，称为类型1-5，采用颗粒床构形。应当理解，可通过将相同或类似的异质填料设置在其它多孔层(包括非织造纤维层和泡沫)中来获得类似的声学行为。

在该图中，吸收系数被绘制为频率的函数，如针对下文提供的异质填料所测量的：

类型1：多孔聚(二乙烯基苯-马来酸酐)，直径<250微米

类型2：硅胶，直径150-250微米

类型3：多孔聚(二乙烯基苯-马来酸酐)，直径250-420微米

类型4：多孔聚(二乙烯基苯-马来酸酐)，直径420-595微米

类型5：多孔聚(二乙烯基苯-马来酸酐)，直径>595微米

多孔层

所提供的声学制品包括一个或多个多孔层。可用的多孔层包括但不限于非织造纤维层、穿孔膜、颗粒床和开孔结构诸如开孔泡沫、玻璃纤维、网、织造织物以及它们的组合。多孔层一般是可渗透的，使得空气或某种其它流体能够在层的相对侧之间自由连通。此类层也可以为半渗透的(沿一些但不是全部厚度维度为可渗透的)，也可以为不可渗透的。

即使不包含异质填料，某些非织造纤维层也可以是有效的吸声体。例如，包含多根细旦纤维的非织造材料在衰减高声频方面可能非常有效。在该频率范围内，结构的表面积可促进噪音的粘性耗散，这是一种将声能转变成热量的过程。

非织造层可由广泛多种材料制成，包括有机材料和无机材料。一种无机纤维非织造材料为玻璃纤维。玻璃纤维一般通过在加热炉中熔融二氧化硅和其它矿物质，然后将它们挤出通过包含微小孔口的喷丝头以产生熔融玻璃流来制备。在热空气流的引导下，这些流被冷却成纤维并沉积到传送带上，在传送带上纤维彼此交织以获得非织造玻璃纤维层。

聚合物非织造层可使用熔喷工艺制成。熔喷非织造纤维层可包含超细纤维。在熔喷中，一种或多种热塑性聚合物流被挤出通过包含密集布置的孔口的模具。这些聚合物流被高速热空气的会聚流细化以形成细旦纤维，然后将细旦纤维收集在表面上以提供熔喷非织造纤维层。根据所选择的操作参数，收集的纤维可以是半连续的或基本上不连续的。

聚合物非织造层也可通过被称为熔体纺丝的工艺来制备。在熔体纺丝中，将非织造纤维作为长丝挤出一组孔口之外并允许其冷却并固化，以形成纤维。长丝通过空气空间，该空气空间可容纳移动空气的流，以有助于冷却长丝并通过拉细(即，拉延)单元以至少部分地拉延长丝。通过熔体纺丝工艺制备的纤维可为“纺粘的”，由此包含一组熔体纺丝纤维的幅材被收集为纤维幅材并且任选地经受一个或多个粘结操作以使纤维彼此熔合。熔体纺丝纤维的直径一般大于熔喷纤维。

适用于熔喷或熔体纺丝工艺的聚合物包括聚烯烃诸如聚丙烯和聚乙烯、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚氨酯、聚丁烯、聚乳酸、聚苯硫醚、聚砜、液晶聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯腈、环状聚烯烃以及它们的共聚物和共混物。

非织造纤维可由热塑性半结晶性聚合物(诸如半结晶性聚酯)制成。可用的聚酯包括脂族聚酯。基于脂族聚酯纤维的非织造材料在高温应用中可特别有利于抵抗降解或收缩。该特性可通过使用熔喷工艺制备非织造纤维层来实现，其中熔喷纤维在从多个孔口离开熔喷纤维时立即经受受控的空中热处理操作。受控的空中热处理操作在低于熔喷纤维的一部分的熔融温度的温度下进行，并持续足以使纤维的经历受控的空中热处理操作的部分内的分子的至少一部分实现应力弛豫的时间。关于空中热处理的细节在美国专利公布2016/0298266(Zillig等人)中描述。

可用的脂族聚酯的分子量不需要特别限制并且可在15,000g/mol至6,000,000g/mol、20,000g/mol至2,000,000g/mol、40,000g/mol至1,000,000g/mol的范围内，或者在一些实施方案中小于、等于或大于15,000g/mol；20,000g/mol；25,000g/mol；30,000g/mol；35,000g/mol；40,000g/mol；45,000g/mol；50,000g/mol；60,000g/mol；70,000g/mol；80,000g/mol；90,000g/mol；100,000g/mol；200,000g/mol；500,000g/mol；700,000g/mol；1,000,000g/mol；2,000,000g/mol；3,000,000g/mol；4,000,000g/mol；5,000,000g/mol；或6,000,000g/mol。

非织造纤维层的纤维可具有任何合适的直径。纤维的中值纤维直径可为0.1微米至10微米、0.3微米至6微米、0.3微米至3微米，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于0.1微米、0.2微米、0.3微米、0.4微米、0.5微米、0.6微米、0.7微米、0.8微米、0.9微米、1微米、1.5微米、2微米、2.5微米、3微米、3.5微米、4微米、4.5微米、5微米、5.5微米、6微米、6.5微米、7微米、7.5微米、8微米、8.5微米、9微米、9.5微米、10微米、11微米、12微米、13微米、14微米、15微米、16微米、17微米、18微米、19微米、20微米、22微米、25微米、27微米、30微米、32微米、35微米、37微米、40微米、42微米、45微米、47微米、50微米、53微米、55微米、57微米或60微米。

任选地，非织造纤维层中的多根纤维中的至少一些物理粘结到彼此或物理粘结到异质填料。一般来讲，这具有增加声学制品的刚度和/或强度的效果，这在某些应用中可能是理想的。常规的粘结技术包括使用在点粘结工艺中施加的热量和压力或通过使非织造纤维层通过平滑压延辊。然而，此类工艺可能会导致纤维的变形或纤维幅材的压实，这可为或可不为所需的。

作为另一种选择，可通过将粘结剂掺入非织造纤维层中来实现纤维之间或纤维与异质填料之间的附接。在一些实施方案中，粘结剂由液体或固体粉末提供。在一些实施方案中，粘结剂由短粘结剂纤维提供，其可在熔喷工艺期间注入聚合物流中。粘结剂纤维的熔融温度显著低于其余结构纤维的熔融温度，并起到将纤维彼此固定的作用。

用于将纤维彼此粘结的其它方法在例如美国专利公布2008/0038976(Berrigan等人)和美国专利7,279,440(Berrigan等人)中提出。在一种技术中，使收集的纤维幅材和纤维经受受控的加热和淬火操作，该操作包括强制性地使气体流穿过幅材，该气体流被加热到足以充分软化纤维的温度以使纤维在纤维交叉点处粘结在一起，其中施加受热流的时间周期极短而不会使纤维完全熔融；以及然后立即强制性地使温度比受热流低至少50℃的气体流穿过幅材以使纤维淬火。

在一些实施方案中，纤维聚合物具有高玻璃化转变温度，这在声学制品将用于高温环境时可为优选的。某些非织造纤维层在随后的加工或使用(诸如用作隔热材料时)中加热至甚至适度的温度时显著收缩。当熔喷纤维包含热塑性聚酯或它们的共聚物，并且特别是半结晶性质的那些时，此类收缩对于一些应用可能是有问题的。

在一些实施方案中，所提供的非织造纤维层具有邻近不致密的层的至少一个致密层。致密层和非致密层中的任一者或两者可负载有异质填料。致密层可提供多种潜在的有益效果。如果足够致密，则此类层可设置在声学制品的最外表面上，并充当屏障以防止异质填料粒子从声学制品中逸出。非织造层的压实也可增强结构完整性，提供尺寸稳定性，并且使得非织造层能够被模制成三维形状。有利的是，模制声学制品可呈现完全利用其设置空间的定制形状。

在一些实施方案中，致密层和相邻非致密层由初始具有均匀密度的整体非织造纤维层制备，然后经受热和/或压力以在其最外表面上产生致密层。在非织造纤维幅材上产生致密层的方法以及另外的选项和优点在共同未决的国际专利申请PCT/CN2017/101857(You等人)中有所描述。

在一些实施方案中，致密层在整个层中具有均匀分布的聚合物纤维。另选地，聚合物纤维的分布可在非织造纤维层的整个主表面上变化。在例如声响应取决于其沿主表面的位置的情况下，此类构造可为适当的。

非织造纤维层的致密和非致密部分的中值纤维直径可基本上被保留。上述工艺一般能够使纤维在致密区域中彼此熔合，而不会使纤维显著熔融。在大多数情况下，优选的是避免熔融纤维以保持源于非织造纤维层的致密层内的表面积的声学有益效果。

可用于声学制品中的其它非织造纤维层包括再循环利用的纺织品纤维，有时称为劣质纤维。可使用气流成网方法将再循环利用的纺织品纤维形成非织造结构，其中空气壁将纤维吹到穿孔收集筒上，该穿孔收集筒在筒内具有负压。将空气拉过筒，并将纤维收集在筒的外部，在那里将它们作为纤维幅材移除。由于空气湍流，纤维没有任何有序的取向，因此可显示出在所有方向上相对均匀的强度特性。

可将一个或多个附加纤维群体掺入非织造纤维层中。纤维群体之间的差异可基于例如组成、中值纤维直径和/或中值纤维长度。

例如，非织造纤维层可包括中值直径至多10微米的多根第一纤维和中值直径为至少10微米的多根第二纤维。出于各种原因，具有不同直径的纤维可为有利的。包括更厚的第二纤维可改善非织造纤维层的回弹力、抗压性，并有助于保持幅材的总体蓬松。第二纤维可由先前相对于第一纤维所述的聚合物材料中的任一种制成，并且可由熔喷或熔体纺丝工艺制成。

在一些实施方案中，第二纤维为与多根第一纤维交替的短纤维。这些短纤维可作为卷曲纤维提供，以改善纤维幅材的总体蓬松度。短纤维可包括粘结剂纤维，该粘结剂纤维可由任何上述聚合物纤维制成。结构纤维可包括但不限于上面提及的聚合物纤维中的任一种以及无机纤维，诸如陶瓷纤维、玻璃纤维和金属纤维；以及有机纤维(诸如纤维素纤维)。

第一纤维和第二纤维可独立地具有此前相对于仅包含单个纤维组的非织造纤维层所述的任何组成、结构和特性。与第一纤维和第二纤维的组合相关联的附加特征和有益效果描述于美国专利8,906,815(Moore等人)中。

非织造纤维层可提供许多技术优点，其中的至少一些是意料不到的。一个优点来源于非织造纤维层的表面积。由纤维提供的表面积的保持与具有高表面积的异质填料组合使得甚至相对小重量(或厚度)的声学材料能够提供作为吸声体的高性能水平。

这些非织造材料也可由可耐受高温的纤维材料制成，其中常规的绝缘材料会热降解或失效。这适用于汽车和航空航天器应用中的绝缘材料，这些应用通常在不仅嘈杂而且可达到极端温度的环境中操作。这些材料可以是高度弹性的，使得它们能够被压缩和回弹以填充给定腔内的可用空间。最后，如上所述，如果需要，这些非织造纤维层也可成形为适合给定应用中的基底或腔，从而便于操作者安装。

在一些实施方案中，多孔层由穿孔膜组成。穿孔膜由固体层组成，该固体层具有延伸穿过固体层的多个穿孔或通孔。穿孔允许壁的相对侧上的空气空间之间的流体连通。微孔膜是具有直径为微米量级的开孔的穿孔膜。这些穿孔膜一般由聚合物材料制成，但也可由其它材料(包括金属)制成。

与非织造纤维层类似，穿孔膜可具有使其能够吸声的构形。从概念上讲，空气的塞驻留在穿孔内并且充当谐振系统内的质量部件。由于空气的塞和穿孔的壁之间的摩擦，这些质量部件在穿孔内振动并耗散声能。如果穿孔膜靠近空气腔设置，则声能的耗散也可能通过从相反方向反射回穿孔的声波在穿孔入口处的相消干涉而发生。声能的吸收与基本上为零的流体穿过声学制品的净流动一起发生。

穿孔可具有适于在给定频率范围内获得所需声学性能的尺寸(例如，穿孔直径、形状和长度)。可例如通过将穿孔膜的声音反射开并表征与来自对照样品的结果相比声学强度的降低来测量声学性能。

在附图中，穿孔沿穿孔膜的整个表面设置。另选地，壁可以是仅部分穿孔的—即在一些区域中是穿孔的，但在其他区域中是非穿孔的。

与其它多孔层相比，穿孔膜可被制成相对较薄，同时保持其吸声特性。穿孔膜的总体厚度可为1微米至2毫米、30微米至1.5毫米、50微米至1毫米，或在一些实施方案中，小于、等于或大于1微米、2微米、5微米、10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、100微米、200微米、500微米、700微米、1毫米、1.1毫米、1.2毫米、1.5毫米、1.7毫米或2毫米。在厚度不是限制的实施方案中，使用穿孔板条代替穿孔膜，其中穿孔板条具有至多3毫米、5毫米、10毫米、30毫米、50毫米、100毫米或甚至200毫米的厚度。

穿孔可具有各种不同的形状和大小，并且可通过多种模制、切割或冲压操作中的任一种来产生。穿孔的横截面可为例如圆形、正方形或六边形。在一些实施方案中，穿孔由一系列伸长的狭缝组成。

虽然穿孔可具有沿它们的长度一致的直径，但可能使用具有锥形截头形状、截棱锥形状或者以其它方式具有沿它们长度的至少一些渐缩的侧壁的穿孔，如共同未决的国际专利申请PCT/US18/56671中所述(Lee等人；参见例如图15a至图15c和相关联的说明)。侧壁中的锥度可被选择成适应穿孔内的异质填料。穿孔的渐缩还使开孔的一侧变窄，这一特征可能有助于防止异质填料通过穿孔膜逸出。

任选地并且如附图中所示，穿孔具有一般相对于彼此一致的间距。如果这样，则穿孔可按二维网格图案或交错图案布置。穿孔也可以随机构形设置在壁上，其中穿孔位置是不规则的，但尽管如此，穿孔在宏观尺度上均匀地分布在壁上。

在一些实施方案中，穿孔沿壁为直径基本上一致的。另选地，穿孔可具有一些直径分布。在任一种情况下，穿孔的平均最窄直径可小于、等于或大于10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、150微米、170微米、200微米、250微米、300微米、350微米、400微米、450微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1000微米、1500微米、2000微米、2500微米、3000微米、4000微米或5000微米。为清楚起见，非圆形孔的直径在本文中被定义为在平面图中具有与该非圆形孔等效的面积的圆的直径。

穿孔膜的孔隙率为无量纲量，表示给定体积中不被膜占据的部分。在简化表示中，穿孔可假设为圆柱形，在这种情况下，孔隙率相当近似于在平面图中由穿孔置换的壁的表面积的百分比。在示例性实施方案中，壁可具有0.1％至80％、0.5％至70％、或0.5％至60％的孔隙率。在一些实施方案中，壁的孔隙率为小于、等于或大于0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.7％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％。

膜材料可具有被适当地调谐以响应于具有相关频率的入射声波而振动的模量(例如，弯曲模量)。与穿孔内的空气塞的振动一起，壁本身的局部振动可耗散声能并且增强穿过声学制品的传输损耗。壁的反映刚度的弯曲模量也直接影响其声转移阻抗。

在一些实施方案中，膜包含具有0.2GPa至10GPa、0.2GPa至7GPa、0.2GPa至4GPa的弯曲模量的材料，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于0.2GPa、0.3GPa、0.4GPa、0.5GPa、0.7GPa、1GPa、2GPa、3GPa、4GPa、5GPa、6GPa、7GPa、8GPa、9GPa、10GPa、12GPa、15GPa、17GPa、20GPa、25GPa、30GPa、35GPa、40GPa、50GPa、60GPa、70GPa、80GPa、90GPa、100GPa、120GPa、140GPa、160GPa、180GPa、200GPa或210GPa的弯曲模量的材料。

合适的热塑性聚合物通常具有在0.2GPa至5GPa范围内的弯曲模量。在一些实施方案中，添加纤维或其他填料可将这些材料的弯曲模量增大至20GPa。热固性聚合物一般具有在5GPa至40GPa范围内的弯曲模量。可用的聚合物包括聚烯烃、聚酯、含氟聚合物、聚乳酸、聚苯硫醚、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯以及它们的共混物。

示例性穿孔膜构形、其制备方法以及声学性能特性在美国专利6,617,002(Wood)、6,977,109(Wood)和7,731,878(Wood)、9,238,203(Scheibner等人)以及美国专利公布2005/0104245(Wood)中有所描述。

在一些实施方案中，多孔层由颗粒床组成。颗粒床可完全由异质填料制成。另选地，颗粒床可包括并非异质填料的至少一些粒子。颗粒床可包含本文所述的任何异质填料、沸石、金属有机骨架(MOF)、珍珠岩、氧化铝、玻璃珠以及它们的混合物。颗粒床中没有粒子、有一些粒子或全部粒子可为声学活性的。

颗粒床的孔隙率可部分地基于粒子的大小分布来调节。粒子可在0.1微米至2000微米、5微米至1000微米，10微米至500微米的范围内，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于0.1微米、0.5微米、1微米、2微米、5微米、10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、70微米、100微米、200微米、300微米、400微米、500微米、700微米、1000微米、1500微米或2000微米。

前述多孔层一般可通过它们的特定声阻抗或整个层上的压力差的频率空间与接近层表面的有效速度的比率来表征。例如，在基于具有穿孔的刚性膜的理论模型中，速度是由空气流入孔和流出孔产生的。如果膜是柔性的，则壁的运动可有助于声阻抗计算。特定声阻抗一般随频率变化并且是一个复数，这反映了压力波和速度波可彼此异相的事实。

如本文所用，以MKS Rayl为单位测量特定声阻抗，其中1MK SRayl等于1帕斯卡秒/米(Pa·s·m^-1)，或者等同地，1牛顿秒/立方米(N·s·m^-3)，或者另选地，1kg·s^-1·m^-2。

多孔层还可通过其转移阻抗来表征。对于穿孔膜，传递阻抗为该多孔层的入射侧的声阻抗与在该穿孔膜不存在时会观察到的声阻抗(即仅空气腔的声阻抗)之间的差。

流动阻力是传递阻抗的低频限制。实验上，这可通过在多孔层处喷吹已知的低速空气并测量与其相关联的压降来估计。流动阻力可被确定为测量的压降除以速度。

对于包括穿孔膜的实施方案，仅穿过穿孔膜(无异质填料)的流动阻力可为50MKSRayl至8000MKS Rayl、100MKS Rayl至4000MKS Rayl、或400MKS Rayl至3000MKS Rayl。在一些实施方案中，穿过穿孔膜的流动阻力可小于、等于或大于50MKS Rayl、60MKS Rayl、70MKSRayl、80MKS Rayl、90MKS Rayl、100MKS Rayl、120MKS Rayl、140MKS Rayl、160MKS Rayl、180MKS Rayl、200MKS Rayl、250MKS Rayl、300MKS Rayl、350MKS Rayl、400MKS Rayl、450MKS Rayl、500MKS Rayl、550MKS Rayl、600MKS Rayl、650MKS Rayl、700MKS Rayl、750MKS Rayl、800MKS Rayl、850MKS Rayl、900MKS Rayl、950MKS Rayl、1000MKS Rayl、1100MKS Rayl、1200MKS Rayl、1300MKS Rayl、1400MKS Rayl、1500MKS Rayl、1600MKSRayl、1700MKS Rayl、1800MKS Rayl、1900MKS Rayl、2000MKS Rayl、2500MKS Rayl、3000MKSRayl、3500MKS Rayl、4000MKS Rayl、4500MKS Rayl、5000MKS Rayl、5500MKS Rayl、6000MKSRayl、6500MKS Rayl、7000MKS Rayl、7500MKS Rayl或8000MKS Rayl。

对于包括非织造纤维层的实施方案，仅穿过非织造纤维层(无异质填料)的流动阻力可为50MKS Rayl至8000MKS Rayl、100MKS Rayl至4000MKS Rayl、或400MKS Rayl至3000MKS Rayl。在一些实施方案中，穿过非织造纤维层的流动阻力可小于、等于或大于50MKS Rayl、60MKS Rayl、70MKS Rayl、80MKS Rayl、90MKS Rayl、100MKS Rayl、120MKSRayl、140MKS Rayl、160MKS Rayl、180MKS Rayl、200MKS Rayl、250MKS Rayl、300MKS Rayl、350MKS Rayl、400MKS Rayl、450MKS Rayl、500MKS Rayl、550MKS Rayl、600MKS Rayl、650MKS Rayl、700MKS Rayl、750MKS Rayl、800MKS Rayl、850MKS Rayl、900MKS Rayl、950MKS Rayl、1000MKS Rayl、1100MKS Rayl、1200MKS Rayl、1300MKS Rayl、1400MKS Rayl、1500MKS Rayl、1600MKS Rayl、1700MKS Rayl、1800MKS Rayl、1900MKS Rayl、2000MKSRayl、2500MKS Rayl、3000MKS Rayl、3500MKS Rayl、4000MKS Rayl、4500MKS Rayl、5000MKSRayl、5500MKS Rayl、6000MKS Rayl、6500MKS Rayl、7000MKS Rayl、7500MKS Rayl或8000MKS Rayl。

穿过总体声学制品的流动阻力可为100MKS Rayl至8000MKS Rayl、120MKS Rayl至5000MKS Rayl、或150MKS Rayl至4000MKS Rayl。在一些实施方案中，穿过总体声学制品的流动阻力小于、等于或大于10MKS Rayls、20MKS Rayls、30MKS Rayls、40MKS Rayls、50MKSRayls、70MKS Rayls、100MKS Rayls、120MKS Rayls、150MKS Rayls、180MKS Rayls、200MKSRayls、250MKS Rayls、300MKS Rayls、400MKS Rayls、500MKS Rayls、600MKS Rayls、700MKSRayls、1000MKS Rayls、1100MKS Rayls、1200MKS Rayls、1500MKS Rayls、1700MKS Rayls、2000MKS Rayls、2500MKS Rayls、3000MKS Rayls、3500MKS Rayls、4000MKS Rayls、4500MKSRayls、5000MKS Rayls、5500MKS Rayls、6000MKS Rayls、6500MKS Rayls、7000MKS Rayls、7500MKS Rayls或8000MKS Rayls。

异质填料

本文所述的声学制品可掺入能够提供增强的声学特性的一种或多种异质填料。上述实施方案中提及的异质填料中的每种异质填料可独立地具有不同的特性，如下所述。

示例性异质填料包括多孔的和/或细小的异质填料。可掺入所提供的声学制品中的多孔的和/或细小的填料包括粘土、硅藻土、石墨、玻璃泡、聚合物填料、非层状硅酸盐、植物基填料以及它们的混合物的粒子。填料粒子可具有各种形状，包括薄片、粉末和纤维的形状。在一些情况下，粒子可以为凝聚(即，聚集)成较大粒子的初级粒子。

粘土填料广泛可用并且常用于橡胶配合应用中以提供增强和改善的物理特性或加工特性。如本文所用，粘土包括存在于自然界中的多种水合硅铝酸盐矿物质中的任一种水合硅铝酸盐矿物质，并且一般显示堆叠的片状微观结构。粘土的主要组分是高岭土。高岭土(有时称为高岭石)的特征在于氧化铝和二氧化硅的交替层。另一种可用的粘土为膨润土，一种主要由蒙脱石组成的铝硅酸盐粘土。其它粘土可能是纯合成的，而不是从天然来源获得的。一种此类合成粘土为LAPONITE，其由二氧化硅层、八面体配位的镁和碱金属离子组成。

在一些情况下，粘土填料可通过被称为煅烧的加热过程转化成其它材料。煅烧温度可在800℃-1000℃的范围内。在这些温度下，可排出粘土内的水合水。当完全煅烧时，单独的矿物小板变得融合在一起，并且粘土可能变得相对惰性。

异质填料还可包括非层状硅酸盐材料。非层状硅酸盐包括碱金属硅酸盐、碱土金属硅酸盐、非沸石硅铝酸盐和地质聚合物。此类材料可以为沸石，也可以不为沸石。非沸石硅铝酸盐材料的示例为霞石，其为钠和钾的硅铝酸盐。

硅藻土由称为硅藻类的微小水生生物的化石残骸制成。这些化石残骸主要由二氧化硅组成，但还包含少量氧化铝和氧化铁。在填料形式中，硅藻土为多分散粒度分布一般在10微米至200微米范围内的粉末。任选地，可通过磨削或类似方式机械地处理硅藻土以减小其中值粒度。与上述粘土材料类似，可煅烧硅藻土以除去杂质和不期望的挥发性组分。也可采用化学处理来除去杂质。

石墨填料可由膨胀石墨、非膨胀石墨或它们的混合物制成。石墨为碳的结晶同素异形体形式，可从天然来源获得，也可通过在炉中将石油焦加热至约3000℃而合成制得。石墨以其天然存在的形式非膨胀。通过在包含石墨的sp²-杂化碳片之间嵌入化合物(诸如硫酸)，可将石墨转化成膨胀石墨。然后，可将石墨粒子或薄片加热至高于石墨剥落温度的温度(通常介于150℃和300℃之间)，这会导致石墨层彼此分离并膨胀至其原始厚度的几倍。

尽管不一定是石墨，但其它形式的多孔碳也可用作异质填料。可用的多孔碳包括活性炭和蛭石碳填料，它们基于其不同的孔隙度而具有独特的声学特性。关于这些材料的细节在共同未决的国际专利申请PCT/US18/56671(Lee等人)中有所描述，并且其多孔碳填料的公开内容明确地以引用方式并入本文。

多孔聚合物填料可具有宽泛的孔隙率范围，使得它们适用于在低于1000Hz的频率下的吸声。已在许多聚合物组合物中观察到这些吸收特性，包括聚丙烯、二乙烯基苯-马来酸酐、苯乙烯-二乙烯基苯和丙烯酸类聚合物。多孔聚合物填料包括开孔泡沫、闭孔泡沫和它们的组合物。由开孔聚合物泡沫组成的填料的示例包括聚烯烃泡沫填料，该聚烯烃泡沫填料可以商品名ACCUREL MP从德国埃森市的赢创工业公司(Evonik Industries AG inEssen,Germany)购得。

在一些情况下，填料可以是聚集的(即，凝聚的)。初级填料粒子可通过粒子与粒子的交互作用而彼此聚集。此类交互作用可来源于次级粘结力或静电力。在一些实施方案中，聚合物粒子中的至少一些聚合物粒子在轻微的压力和热量下烧结在一起以形成凝聚物。可使用任何已知的方法(包括蒸汽、高频辐射、红外线辐射或热空气)提供热量。粒子的聚集也可通过使用粘合剂或粘结剂来实现。

粒子聚集体可以为规则形状的，也可以为不规则形状的。优选地，聚集体在预期用途中保持在一起，其中大多数粒子保持其指定尺寸，但不一定是“抗压碎的”。在一些实施方案中，声学制品内的孔可完全由初级填料粒子之间产生的裂缝空间承载。

植物基填料包括纤维素填料，诸如木粉。木粉由细小的木材粒子组成，一般从木材加工操作中获得，诸如锯切、铣削、刨削、布线、钻孔和砂磨。其它植物基填料包括亚麻、黄麻、剑麻、大麻、小麦和稻秆、稻壳、灰分、淀粉和木质素。这些填料中的一些填料是纤维性质的，作为复合材料中的轻质增强填料具有有益效果。坚果的软木和废壳含有纤维素和木质素。植物基填料可为高度多孔的。

其它可能的异质填料可包括并非植物基的生物基填料。这些填料包括来源于废物流(如鸡毛或贝壳)的填料粒子。填料也可能来源于真菌、海绵和植物界以外的其它生物产物。

上述异质填料可独立地具有任何合适的中值粒度。当掺入给定的多孔层中时，填料粒子的尺寸可被设定成产生具有期望尺寸分布的裂缝空隙。此类空隙可表示填料粒子、非织造纤维(如果存在)、聚合物或无机支柱(如果存在)或它们的组合之间的空间。填料粒子的中值粒度是也可用于调整声学制品的渗透性(和总体流动阻力)的参数。

异质填料的中值粒度可为1微米至1000微米、1微米至100微米、100微米至1000微米、100微米至800微米，或在一些实施方案中，小于、等于或大于1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、7微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米、350微米、400微米、450微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1000微米。

设置在给定多孔层内的异质填料可具有任何合适的粒度分布以提供期望的声响应。粒度分布可以为单分散性的，也可以为多分散性的。粒度分布可以为单峰的，也可以为多峰的，与多孔层中存在多少异质填料组合物无关。异质填料的Dv50/Dv90粒度比可为0.25至1、0.3至0.9、0.4至0.8，或在一些实施方案中，小于、等于或大于0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95或1。

Dv50和Dv90可通过体积加权的尺寸分布来限定，如使用激光散射所确定的。假设体积加权的分布，Dv50是指中值粒径，并且Dv90是指填料粒子的总体积的90％具有较小直径时的粒径。也可通过使用测试筛分排除某些直径的粒子来调整此类分布。

上述异质填料可独立地具有任何合适的比表面积。基于它们的多孔性质，异质填料可能显示出高表面积。具有高表面积可反映孔结构的高复杂度和曲折度，从而导致更大的内部反射和通过摩擦损耗到达固体结构的能量传递。有利的是，这可表现为气载噪音的吸收。

异质填料的比表面积可为0.1m²/g至100m²/g、1m²/g至100m²/g、100m²/g至800m²/g、0.1m²/g至800m²/g，或在一些实施方案中，小于、等于或大于0.1m²/g、0.2m²/g、0.5m²/g、0.7m²/g、1m²/g、2m²/g、5m²/g、10m²/g、20m²/g、50m²/g、100m²/g、120m²/g、150m²/g、200m²/g、250m²/g、300m²/g、350m²/g、400m²/g、450m²/g、500m²/g、6000m²/g、700m²/g、800m²/g、900m²/g、1000m²/g、1500m²/g、2000m²/g、2500m²/g、3000m²/g、3500m²/g、4000m²/g、4500m²/g、5000m²/g、6000m²/g、7000m²/g、8000m²/g、9000m²/g或10,000m²/g。

表面积可基于氮气或氪气在液氮温度下吸附到给定材料的表面上来测量。这些测量可使用称为气体吸附分析仪的仪器来执行。在该测量中，可通过向样品定量加入气体来生成等温线(在标准温度和压力下每单位质量吸附的气体体积相对于相对压力)。然后，通过将称为布鲁瑙尔-埃默特-泰勒(BET)公式的Langmuir公式的修改形式应用于等温线，可计算比表面积。该值被称为BET比表面积。在一些实施方案中，如本文所述，比表面积为BET比表面积。

在一些实施方案中，异质填料的特征在于极细小孔。异质填料的平均孔径可为0.4纳米至50微米、1纳米至40微米、2.5纳米至30微米，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于0.1纳米、0.2纳米、0.3纳米、0.4纳米、0.5纳米、1纳米、1.2纳米、1.5纳米、1.7纳米、2纳米、3纳米、4纳米、5纳米、7纳米、10纳米、15纳米、20纳米、25纳米、30纳米、40纳米、50纳米、70纳米、100纳米、150纳米、200纳米、250纳米、300纳米、350纳米、400纳米、450纳米、500纳米、600纳米、700纳米、800纳米、900纳米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、7微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米或50微米。

异质填料粒子可具有远小于声学应用中使用的常规填料的孔尺寸。例如，某些具有固有微孔性的聚合物的最小孔的直径可小于2nm。相比之下，煅烧硅藻土包含一般为几百纳米至几十微米的孔。一般来讲，异质填料可具有至多10000nm、至多5000nm、至多2000nm、至多1000nm、至多500nm、至多400nm、至多300nm、至多200nm、至多100nm、至多50nm、至多20nm、至多10nm、至多5nm、至多2以及至多1nm的最小孔径。

异质填料可具有0.01cm³/g至5cm³/g的总孔内体积。在一些实施方案中，总孔内体积可小于、等于或大于0.01cm³/g、0.02cm³/g、0.05cm³/g、0.07cm³/g、0.1cm³/g、0.2cm³/g、0.3cm³/g、0.4cm³/g、0.5cm³/g、0.7cm³/g、1cm³/g、1.2cm³/g、1.4cm³/g、1.6cm³/g、1.8cm³/g、2cm³/g、2.5cm³/g、3cm³/g、3.5cm³/g、4cm³/g、4.5cm³/g或5cm³/g。

通过经由硅烷或其它金属或准金属络合物对粒子表面进行改性，可促进异质填料与多孔层的粘结。根据存在的官能团，可实现与层的分子间或分子内粘结。聚合物异质填料(或含有聚合物粘结剂的聚集体)可通过多种途径进行改性，包括各种形式的接枝、溶剂处理和电子束照射。这些改性还可促进粒子与多孔层的粘结。

制造方法

可使用多种合适的制造方法中的任一种制造方法来组装所提供的声学制品。

对于其中多孔层为非织造纤维幅材的实施方案，可在纤维的直接形成期间或之后将异质填料掺入组成纤维中。在使用例如熔喷工艺制备非织造纤维幅材的情况下，当熔融聚合物流被吹到旋转的收集筒上时，异质填料可被输送并与熔融聚合物流共混合。异质填料可夹带在热空气流内，该热空气流与用于拉细熔喷纤维的热空气会聚。示例性工艺在美国专利3,971,373(Braun)中有所描述。以类似的方式，可将异质填料的粒子传送到气流成网工艺中，诸如用于制造由再循环利用的纺织品纤维(即劣质纤维)制成的多孔层的工艺。

也可在制成非织造纤维层之后添加异质填料。例如，通过将异质填料均匀地分散到液体介质(诸如水)中，然后将粒子填充的介质辊涂或浆涂到非织造多孔层上，非织造纤维层的孔隙率可使得异质填料能够渗入其裂缝空间中。作为使用液体介质的替代方案，可将异质填料夹带在气体流(诸如空气流)中，然后将该流朝非织造层引导以填充该非织造层。

另选地，也可通过搅拌将异质填料嵌入多孔层中。在该方法的一个实施方案中，将非织造纤维层置于平坦表面上，并将圆柱形导管置于其上以限定涂覆区域。然后，可将异质填料的粒子倾注到导管中并摇晃组件，直到粒子穿过其开放孔完全迁移到非织造结构中。类似的方法可用于由开孔泡沫组成的多孔层。

多层声学制品的构造以及与基底的附接可包括一个或多个层合步骤。层合可使用粘合剂粘结来实现。优选地，所用的任何粘合剂层都不妨碍声音渗透到吸收层中。另选地或组合地，纤维的物理缠结可用于改善层间粘合力。机械粘结件(使用例如紧固件)也是可能的。

也可将声学制品封边，以防止粒子流出。此类约束可通过以下方式实现：使边缘致密，用树脂填充边缘，绗缝声学制品，或将声学制品完全包封在套筒中，以防止粒子移动或排出。封边对于改善产品寿命、耐久性并且便于处理和安装可能是所需的。也可出于美观原因进行封边。

在又一实施方案中，非织造纤维层可顺序地喷涂粘合剂，然后喷涂填料粒子。在一些情况下，粘合剂可以热熔融纤维的形式提供。

尽管不旨在进行限制，但列举各种示例性实施方案如下：

1.一种声学制品，该声学制品包括：多孔层；和异质填料，该异质填料容纳在多孔层中，其中该异质填料具有1微米至100微米的中值粒度和0.1m²/g至100m²/g的比表面积，其中该声学制品具有100MKS Rayls至8000MKS Rayls的流动阻力。

2.一种声学制品，该声学制品包括：多孔层；和异质填料，该异质填料容纳在多孔层中，其中该异质填料具有100微米至800微米的中值粒度和100m²/g至800m²/g的比表面积，其中该声学制品具有100MKS Rayls至8000MKS Rayls的流动阻力。

3.一种声学制品，该声学制品包括：多孔层；和异质填料，该异质填料容纳在多孔层中，其中该异质填料具有100微米至1000微米的中值粒度和1m²/g至100m²/g的比表面积，其中该声学制品具有100MKS Rayls至8000MKS Rayls的流动阻力。

4.根据实施方案1至3中的任一项所述的声学制品，其中异质填料包括粘土、硅藻土、石墨、玻璃泡、聚合物填料、非层状硅酸盐、植物基填料或它们的组合物。

5.根据实施方案4所述的声学制品，其中异质填料包括非层状硅酸盐，并且其中该非层状硅酸盐为碱金属硅酸盐、碱土金属硅酸盐、非沸石硅铝酸盐或地质聚合物。

6.根据实施方案4所述的声学制品，其中异质填料包括石墨，并且其中该石墨为非膨胀石墨。

7.根据实施方案4所述的声学制品，其中异质填料包括多孔聚合物填料，并且其中该多孔聚合物填料包括聚烯烃泡沫、聚乙烯吡咯烷酮、二乙烯基苯、二乙烯基苯-马来酸酐、苯乙烯-二乙烯基苯或聚丙烯酸酯。

8.根据实施方案4所述的声学制品，其中异质填料包括植物基填料，并且其中该植物基填料包括木粉。

9.一种声学制品，该声学制品包括：多孔层；和异质填料，该异质填料容纳在多孔层中，其中该异质填料包括硅藻土、植物基填料、非膨胀石墨、聚烯烃泡沫或它们的组合物，该异质填料具有1微米至1000微米的中值粒度和0.1m²/g至800m²/g的比表面积，其中该声学制品具有100MKS Rayls至8000MKS Rayls的流动阻力。

10.根据实施方案9所述的声学制品，其中异质填料包括硅藻土，并且其中该硅藻土具有5微米至40微米的中值粒度和1m²/g至50m²/g的比表面积。

11.根据实施方案10所述的声学制品，其中异质填料具有1m²/g至40m²/g的比表面积。

12.根据实施方案11所述的声学制品，其中异质填料具有20m²/g至40m²/g的比表面积。

13.根据实施方案9所述的声学制品，其中异质填料包括植物基填料，并且其中该植物基填料为具有10微米至1000微米的中值粒度和0.1m²/g至200m²/g的比表面积的木粉。

14.根据实施方案13所述的声学制品，其中木粉具有50微米至800微米的中值粒度和0.1m²/g至50m²/g的比表面积。

15.根据实施方案14所述的声学制品，其中木粉具有50微米至400微米的中值粒度和0.1m²/g至10m²/g的比表面积。

16.根据实施方案9所述的声学制品，其中异质填料包括非膨胀石墨，并且其中该非膨胀石墨具有1微米至1000微米的中值粒度和0.1m²/g至500m²/g的比表面积。

17.根据实施方案16所述的声学制品，其中非膨胀石墨具有5微米至800微米的中值粒度和1m²/g至300m²/g的比表面积。

18.根据实施方案17所述的声学制品，其中非膨胀石墨具有100微米至1000微米的中值粒度和1m²/g至100m²/g的比表面积。

19.根据实施方案9所述的声学制品，其中异质填料包括聚烯烃泡沫，并且其中该聚烯烃泡沫具有100微米至1000微米的中值粒度和1m²/g至100m²/g的比表面积。

20.根据实施方案19所述的声学制品，其中聚烯烃泡沫具有100微米至500微米的中值粒度和1m²/g至50m²/g的比表面积。

21.根据实施方案20所述的声学制品，其中聚烯烃泡沫具有100微米至200微米的中值粒度和5m²/g至35m²/g的比表面积。

22.根据实施方案1至21中任一项所述的声学制品，其中异质填料分散在多孔层的整个厚度上。

23.根据实施方案1至22中任一项所述的声学制品，其中异质填料具有开孔结构。

24.根据实施方案1至23中任一项所述的声学制品，其中异质填料是凝聚的。

25.根据实施方案1至24中任一项所述的声学制品，其中异质填料具有0.25至1的Dv50/Dv90粒度比。

26.根据实施方案25所述的声学制品，其中异质填料具有0.3至0.9的Dv50/Dv90粒度比。

27.根据实施方案26所述的声学制品，其中异质填料具有0.4至0.8的Dv50/Dv90粒度比。

28.根据实施方案1至27中任一项所述的声学制品，其中多孔层包括具有多根纤维的非织造纤维层。

29.根据实施方案28所述的声学制品，其中多根纤维具有0.1微米至2000微米的中值纤维直径。

30.根据实施方案29所述的声学制品，其中多根纤维具有5微米至1000微米的中值纤维直径。

31.根据实施方案30所述的声学制品，其中多根纤维具有10微米至500微米的中值纤维直径。

32.根据实施方案28至31中任一项的声学制品，其中多根纤维包含选自聚烯烃、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、尼龙6,6、聚氨酯、聚丁烯、聚乳酸、聚苯硫醚、聚砜、液晶聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯腈、环状聚烯烃或它们的共聚物或共混物的聚合物。

33.根据实施方案28至32中任一项所述的声学制品，其中多根纤维包括热塑性半结晶聚合物。

34.根据实施方案28至33中任一项所述的声学制品，其中多根纤维包括熔喷纤维。

35.根据实施方案28至34中任一项所述的声学制品，其中多根纤维包括再循环利用的纺织品纤维。

36.根据实施方案28至35中任一项所述的声学制品，其中多根纤维包括玻璃纤维或陶瓷纤维。

37.根据实施方案28至36中任一项所述的声学制品，其中多根纤维具有0毫米至1000毫米的平均纤维至纤维间距。

38.根据实施方案37所述的声学制品，其中多根纤维具有10微米至500微米的平均纤维至纤维间距。

39.根据实施方案38所述的声学制品，其中多根纤维具有20微米至300微米的平均纤维至纤维间距。

40.根据实施方案1至27中任一项所述的声学制品，其中多孔层包括开孔聚合物泡沫。

41.根据实施方案1至27中任一项所述的声学制品，其中多孔层包括穿孔膜。

42.根据实施方案41所述的声学制品，其中穿孔膜具有1微米至10厘米的厚度。

43.根据实施方案42所述的声学制品，其中穿孔膜具有30微米至1厘米的厚度。

44.根据实施方案43所述的声学制品，其中穿孔膜具有50微米至5000微米的厚度。

45.根据实施方案41至44中任一项所述的声学制品，其中穿孔具有10微米至5000微米的平均最窄直径。

46.根据实施方案45所述的声学制品，其中穿孔具有10微米至3000微米的平均最窄直径。

47.根据实施方案46所述的声学制品，其中穿孔具有20微米至1500微米的平均最窄直径。

48.根据实施方案41至47中任一项所述的声学制品，其中穿孔膜包含弯曲模量为0.2GPa至10GPa的材料。

49.根据实施方案48所述的声学制品，其中穿孔膜包含弯曲模量为0.2GPa至7GPa的材料。

50.根据实施方案49所述的声学制品，其中穿孔膜包含弯曲模量为0.2GPa至4GPa的材料。

51.根据实施方案1至50中任一项所述的声学制品，其中异质填料具有20微米至4000微米的平均粒间间距。

52.根据实施方案51所述的声学制品，其中异质填料具有50微米至2000微米的平均粒间间距。

53.根据实施方案52所述的声学制品，其中异质填料具有100微米至1000微米的平均粒间间距。

54.根据实施方案1至53中任一项所述的声学制品，其中填充有异质填料的多孔层具有5％至40％的密实度。

55.根据实施方案54中任一项所述的声学制品，其中填充有异质填料的多孔层具有8％至35％的密实度。

56.根据实施方案55中任一项所述的声学制品，其中填充有异质填料的多孔层具有10％至30％的密实度。

57.根据实施方案1至56中任一项所述的声学制品，该声学制品还包括与多孔层接触的多个亥姆霍兹谐振器。

58.一种制备声学制品的方法，该方法包括：直接形成非织造纤维幅材；在非织造纤维幅材正在直接形成时将异质填料递送到非织造纤维幅材中，该异质填料包括硅藻土、植物基填料、非膨胀石墨、聚烯烃泡沫或它们的组合物，该异质填料具有1微米至1000微米的中值粒度和0.1m²/g至800m²/g的比表面积，其中该声学制品具有100MKS Rayls至8000MKSRayls的流动阻力。

59.根据实施方案58所述的方法，其中非织造纤维幅材使用熔喷或气流成网工艺直接形成。

60.根据实施方案58或59中任一项所述的方法，其中非织造纤维幅材包括非织造纤维幅材，该非织造纤维幅材包括多根纤维，异质填料至少部分地嵌入多根纤维中。

61.一种使用根据实施方案1至57中任一项所述的声学制品的方法，该方法包括：邻近表面设置声学制品以阻尼表面的振动。

62.一种使用根据实施方案1至57中任一项所述的声学制品的方法，该方法包括：邻近空气腔设置声学制品以吸收穿过空气腔传输的声能。

63.根据实施方案62所述的使用声学制品的方法，其中声能的吸收在流体穿过声学制品的净流动基本上为零的情况下发生。

实施例

通过以下非限制性实施例，进一步示出了本公开的目的和优点，但在这些实施例中引用的具体材料及其量以及其它条件和细节不应视为对本公开的不当限制。

除非另有说明，否则实施例及本说明书其余部分中的所有份数、百分比、比等均以重量计。

表1：材料

测试方法

激光散射粒度分析

通过使用Horiba LA-950V2(日本东京的HORIBA株式会社(Horiba Ltd.,Kyoto,Japan)进行激光散射来测量未分类材料的尺寸分布。在水或甲乙酮(MEK)中制备给定材料的分散体，各种材料的固体含量为大约0.3重量％至0.5重量％。将这些分散体添加到测量池中，该测量池包含用于分散体的相应溶剂。进行该添加，直到透射比介于仪器的推荐水平之间。所提供软件中的标准算法用于基于散射测量来确定分布。在这些计算中，1.33和1.3791用作水和甲乙酮(MEK)的液体折射率。用于固体的折射率列于表2中。下限粒度和上限粒度对应于Dv10和Dv90。

气体吸附

使用Micromeritics ASAP 2020(美国佐治亚州诺克罗斯的麦克仪器公司(Micromeritics Instrument Corp.,Norcross,GA))气体吸附分析仪来分析材料。将标本装入直径为1.27cm(1/2英寸)的球状麦克样品管中，并在0.4Pa–0.9Pa(3微米-7微米汞柱)下排气。排气的温度和时间在表2中给出。在氮吸附分析后，使用氦进行自由空间测定，两者均在环境温度和77K下进行。在77K下使用氮气测量等温线，并在0.025P/Po至0.3P/Po之间的压力范围内进行多点布鲁瑙尔-埃默特-泰勒(BET)比表面积计算。用于该计算的确切点因样品而异，以获得正C值。

堆密度

按照ASTM D7481-18，方法A(松散的堆密度)测量堆密度。

骨架密度-测比重术

使用麦克ACCUPYC II 1340 TEC比重瓶(美国佐治亚州诺克罗斯的麦克仪器公司)获得材料的骨架密度。使用氦气。在获得测量值之前，使用指定的可追踪体积的金属球针对所测量的体积校准仪器。使用3.5cc杯进行测量，并在环境温度下进行测量。

法向入射声学吸收

根据ASTM E1050-12“使用管、两个麦克风和数字频率分析系统进行的声学材料的阻抗和吸收的标准测试方法(Standard Test Method for Impedance and Absorption ofAcoustical Materials Using a Tube,Two Microphones and a Digital FrequencyAnalysis System)”测试法向入射声学吸收。使用购自丹麦的Brüel&公司(Brüel&(Denmark))的“4206型阻抗管套件(50HZ–6.4KHZ)(IMPEDANCE TUBE KIT(50HZ–6.4KHZ)TYPE 4206)”。阻抗管的直径为63毫米(mm)并且竖直取向，麦克风位于样品室上方。法向入射吸收系数是相对于三分之一倍频程带频率报告的，缩写为“α”。对每种材料测试两个样品，并记录平均法向入射吸收系数。

气流阻力(AFR)测试1

根据ASTMC-522-03(2009年重新批准)“声学材料的气流阻力的标准测试方法(Standard Test Method for Airflow Resistance of Acoustical Materials)”测量13.5cm(5.25英寸)样品的气流阻力。所用仪器为运行“SIGMA-X”软件的“SIGMA静态气流阻力计”(均可购自加拿大舍布鲁克的麦克纳姆公司(Mecanum,Sherbrooke,Canada))

气流阻力(AFR)测试2

A TSI.TM.8130型高速自动过滤器测试仪(可从TSI有限公司(TSI Inc.)商购获得)在粒子生成和测量关闭的情况下操作。将流量调整为11.1升/分钟(LPM)，并且两个环形面板将测量区域掩蔽成直径为41.3mm(1.625英寸)的圆，从而为在85LPM下测量的直径为114.3mm(4.5英寸)的样品提供等效结果。将样品置于下部圆形充气室开口上并接合AFT。装置内的MKS压力换能器(可从MKS仪器公司(MKS Instruments)商购获得)测量以mm H₂O计的压降。使用AFR[MKS Rayls]＝71.035×压降(以mm H₂O为单位，在85LPM下测量)的线性关系将测量结果转换为MKS Rayls。

粒子制备

粒子凝聚

使用以下材料进行粒子凝聚：CLOISITE Na+、Laponite RD、iM30K、CLARCEL 78、TC307和A4958。使用RHOPLEX VSR-50用作粘结剂。用于产生凝聚粒子的声学活性颗粒、粘结剂和去离子(DI)水的重量百分比列于表2中。

表2：粒子凝聚物批次

将材料在KitchenAid KFC3511GA食品加工机(密歇根州本顿宪章镇的惠而浦公司(Whirlpool Corporation,Benton Charter Township,MI))中混合。在添加粘结剂和水悬浮液期间，使用刮刀定期打碎材料以确保粘结剂的均匀分布。混合后，将凝聚物在50℃下加热过夜以进行干燥。一旦干燥，就使用两个丝网筛网(德国哈恩的莱驰股份有限公司(Retsch GmbH,Haan,Germany))对凝聚物进行分类，第一丝网筛网具有1毫米(mm)开口并且第二丝网筛网具有106微米开口。使用通过1毫米筛网并被106微米筛网阻挡的任何凝聚材料进行进一步的声学测试。

煅烧

将CLARCEL 78装入瓷坩埚，并在Lindberg/Blue M重型箱式炉(马萨诸塞州沃尔瑟姆的赛默飞世尔科技公司(ThermoFisher Scientific,Waltham,MA))中在600℃下在静态空气下加热十二小时。

研磨

使用IKA(北卡罗来纳州威尔明顿(Wilmington,NC))生产的带有2.0mm筛网的旋转研磨机研磨DVB-MA多孔共聚物材料。然后，利用美国标准测试编号30、40和60的金属丝网筛(ASTM E-11标准；马里兰州哥伦比亚的霍根托格勒公司(Hogentogler and Co.,Inc.,Columbia,MD))和Meinzer II筛分摇动器(弗吉尼亚州费尔法克斯的CSC科技公司(CSCScientific Company，Inc.，Fairfax，VA))在收集分离的材料之前操作十五分钟，对研磨材料进行筛分，以分离出尺寸<30目(DVB-MA-1)、30x40目(DVB-MA-2)、40x60目(DVB-MA-3)和>60目(DVB-MA-4)的所有材料。

地质聚合物组合件

通过在去离子水中溶解氢氧化钾(85％溶于水，马萨诸塞州伯灵顿的MilliporeSigma公司(Millipore Sigma,Burlington,MA))，然后添加一定比例量的硅酸钠(“STAR”，宾夕法尼亚州马尔文的PQ公司(PQ Crop,Malvern,PA))以及偏高岭土粉末(德国巴斯夫路德维希港的Metamax公司(Metamax,BASF Ludwigshafen,Germany))，来制备母体钠地质聚合物样品(GEOPOLYMER)。将该混合物剧烈搅拌约10分钟，然后倒入塑料容器中。母体地质聚合物以下列摩尔比配制：Si/Al＝2.8，Na/Al＝3，H₂O/Al＝10。缩聚在60℃实验室烘箱中的密闭容器中进行24小时。老化超过一周后，使用SPEX 8000混磨机(新泽西州梅塔钦的SPEXSamplePrep公司(SPEXSamplePrep,Metuchen,NJ))在含有氧化锆研磨介质的氧化锆容器中磨削地质聚合物样品。使用两个丝网筛网(德国哈恩的莱驰股份有限公司(RetschGmbH,Haan,Germany)对经研磨的地质聚合物进行分类，第一丝网筛网具有1毫米(mm)的开口并且第二丝网筛网具有106微米的开口。使用通过1毫米筛网但被106微米筛网阻挡的任何材料进行进一步的声学测试。

粒子/凝聚表征

对样品(凝聚和非凝聚的)进行激光散射粒度分析、气体吸附、表面积、堆密度和骨架密度测试，并如表3所示进行表征。将粒子(凝聚或非凝聚的)分散于MEK中以进行激光散射粒度分析，如表3所示。*表示数据是从制造商处获得的，并且**表示几何计算是通过假设粒子的d10球体尺寸来测量的。

表3：粒子特性

对粒子(凝聚的和非凝聚的)进行法向入射声学吸收测试，结果示于表4中。将样品粒子倒入到竖直安装的管中，这形成20mm厚的粒子床，但CLARCEL 78-已煅烧的凝聚物、CLOISITE Na+-凝聚物和GEOPOLYMER粒子除外。它们产生15mm、15mm和10mm的粒子床厚度。名称“n/a”表示在规定频率下未出现峰值。

表4：粒子的声学性能

实施例1-19(EX1–EX19)和比较例1(CE1)

非织造熔喷幅材通过类似于在Wente,Van A.，“超细热塑性纤维”(工业与工程化学，第48卷，第1342页及以下(1956年)(Wente,Van A.,“Superfine ThermoplasticFibers”in Industrial Engineering Chemistry,Vol.48,pages 1342et seq.(1956)))中以及在海军研究实验室的报告4364(1954年5月25日公布，Wente,Van A.、Boone,C.D.和Fluharty,E.L.的标题为“超细有机纤维的制造(Manufacture of Superfine OrganicFibers)”)中所描述的工艺进行制备，不同之处在于使用钻模来生产纤维。

将MF650Y聚丙烯树脂通过模头挤出成高速热空气流，其在其固化和收集之前抽出并拉细聚丙烯吹塑微纤维。根据美国专利号3,971,373(Braun)的方法，将粒子馈送到聚丙烯吹塑微纤维流中。以无规方式在尼龙带上收集聚丙烯吹塑微纤维和粒子的共混物，得到装载有粒子的聚丙烯BMF幅材层。然后从尼龙带上除去纤维幅材以提供最终制品。制备的样品构造示于表5中。在施加压力为150Pa的条件下，使用测试脚尺寸为5cm×12.5cm的厚度测试计测量样品厚度。对样品进行气流阻力(AFR)测试1。基于公式1计算密实度。结果列于表5中。

表5：样品构造和测试结果

对样品进行法向入射声学吸收测试，结果示于表6中。为了进行声学吸收，用64mm直径冲压机冲压出样品盘，并将其安装在两个圆形开网金属筛网(63mm和68mm)之间，该筛网在20mm空气空间上方相隔5mm。该空气空间由两个10mm间隔环(内径61mm)限定；63mm金属筛网搁置在顶部间隔环上，在样品室体积的唇缘下方5mm处，而68mm金属筛网搁置在阻抗管样品体积的唇缘上。表6中还提供了间隔物和筛网对α的贡献。

表6：声测试结果

实施例20-21(EX20-EX21)

根据针对实施例1-20所述的方法制备装载有MP1004的更大厚度的两个样品。制备的样品构造、密实度百分比和气流阻力(AFR)测试2的结果示于表7中。

表7：样品构造和测试结果

对样品进行法向入射声学吸收测试，结果示于表8中。为了进行声学吸收，用64mm直径冲压机冲压出样品盘，并将其直接置于间隙高度设定为15mm的样品室中。

表8：声测试结果

实施例22–28(EX22–EX28)和比较例2(CE2)

实施例由通过熔喷加热至230℃的3860X树脂而制成的幅材来制备，该树脂以0.30克/孔/分钟的速率挤出到320℃的声速加热空气中，空气流速为9.26立方米/分钟。收集器由76cm直径筒和25cm直径筒组成，鼓间隔开1cm，每个筒的表面速度为254cm/min。筒采用运行中的辊隙运行，并覆盖80％的开口面积，并冲压出3mm的交错孔。

筒之间的间隙的模头出口为43cm，并且纤维在间隙上保持居中。制备106克/cm²的幅材，幅材厚度为18.1mm，有效纤维直径为7.7微米。幅材的一侧具有直径低于40微米的孔，而对应于较小筒的另一侧具有直径超过300微米的孔。

将幅材卷到平坦表面上，用64mm直径冲压机冲压出BMF非织造物的样品盘，并将约0.2克-0.3克粒子置于BMF表面上。然后将样品装载到振动台上持续1分钟，并计算最终质量，以考虑被振出的粒子。样品构造示于表9中。在进行声学测量之后进行气流阻力(AFR)测试2，结果示于表9中。在压降测量过程中，一些粒子发生位移，因此该测量值被假定为潜在压降的下限。

表9：样品构造和测试结果

对样品进行法向入射声学吸收测试，并且结果示于表10中，不同之处在于仅测试了一个样品。

表10：声测试结果

实施例29–34(EX29–EX34)和比较例3–12(CE3–CE12)

使用兰多回收撕碎机型号RRS 36(可购自纽约州马其顿的兰多机械公司(RandoMachine Corporation Macedon,NY))将劣质材料(密歇根州南菲尔德市的简斯维尔声学公司(Janesville Acoustics,Southfield,Mi))物理分离为离散纤维，其中进料辊设置为152.4毫米/分钟(0.5英尺/分钟)，并且主滚筒设置为500RPM。开松的纤维具有手动移除的任何剩余未开松的团块。将400克开松的纤维与由Huvis公司(韩国首尔)生产的100克2dMelty PET/PET双组分(长度：38mm，2.0旦尼尔)和100克样品颗粒混合。按照美国专利9,580,848(Henderson等人)的实施例1中概述的程序，将这些混合物在稀松布(作为“10.5#CARRIER TISSUE,GRADE 3533”从威斯康星州密尔沃基的小急流公司(Little RapidsCorporation,Milwaukee,WI)购得)的顶部制成幅材。样品构造和气流阻力(AFR)测试2的结果示于表11中。

表11：样品构造和测试结果

对于CE3、CE4、CE7和CE11，稀松布附连到样品太牢固而无法除去(DNR–未除去)，因此无法进行气流阻力(AFR)测试2(DNT–未测试)。

对样品进行法向入射声学吸收测试。为了进行声学吸收，用64mm直径冲压机冲压出样品盘，并将其直接置于间隙高度设定为7mm的样品室中。

对于一种形式的法向入射声学吸收测试，用64mm直径冲压机冲压出样品盘，并将其直接置于间隙高度设定为7mm的样品室中。在以下两种情况下进行测量：1)稀松布侧面朝上；以及2)稀松布被除去(就AC 32x60和XG-3而言)或稀松布侧面朝下(就对照情况而言，其中稀松布粘附良好)。结果示于表12中。

表12：声测试结果

在法向入射声学吸收测试的另一种构形中，用68mm冲压机冲压出盘样品，并在20mm间隙上设置到68mm丝网圆片上。在测量之前，从AC 32x60样品和XG-3样品中除去稀松布，同时以稀松布侧面朝下测试对照(粒子＝无)样品。结果记录在表13中。

表13：声测试结果

在法向入射声学吸收测试的又一种构形中，在样品室中直接以2层和3层堆叠的方式测试带有粒子的样品。CE9中的测试间隙高度为18mm，CE10中为24mm，EX32中为15mm，并且EX33中为20mm。测试结果记录在表14中。

表14：声测试结果

还根据SAE J2883“使用小型混响室进行随机入射声音吸收测试的实验室测量(Laboratory Measurement of Random Incidence Sound Absorption Tests Using aSmall Reverberation Room)”来对样品进行声音吸收测试。所用仪器为“ALPHA CABIN”，可购自瑞士温特图尔的欧拓公司(Autoneum,Winterthur,Switzerland)。在测试中，在22℃和55％湿度下在10mm框架中使用1.20m²的材料。结果示于表15中。在CE11中，测试的样品是朝上放置的稀松布。对于CE12和EX34，将稀松布朝上放置，然后在测试之前除去。

表15：声测试结果

实施例35–56(EX35–EX56)和比较例13–17(CE13–CE19)

使用64mm冲压机从CE3劣质非织造纤维幅材上切割出盘。对这些盘进行称重，然后通过将粒子手动摩擦到非织造盘的非稀松布表面中来装载粒子。一旦表面完全充满粒子，就摇晃盘以除去过量粒子并重新称重。对于法向入射声学吸收，将样品装载到测试管中，装载了粒子的表面朝上。样品室的深度为7mm，完全被给定盘占据。结果示于表16中。气流阻力(AFR)测试1结果是在声学测量之后记录的并示于表16中。

表16：样品构造和测试结果

对样品进行法向入射声学吸收测试，将样品盘直接置于间隙高度设定为7mm的样品室中。结果示于表17中。

表17：声测试结果

实施例57–58(EX57–EX58)和比较例20(CE20)

使用2.54cm(1英寸)厚的聚酯声学吸收泡沫(以商品名“J81Tufcote”购自印第安纳州印第安纳波利斯的AEARO技术公司(AEARO Technologies,Indianapolis,IN)用作基础基底。用64mm直径冲压机冲压出样品盘，并使用剃刀从盘的两个表面除去表层。在每个盘上，用手将0.3g粒子散布在整个表面上。样品构造和气流阻力(AFR)测试2的结果示于表18中。

表18：样品构造和测试结果

对样品进行法向入射声学吸收测试，将样品盘直接置于间隙高度设定为20mm的样品室中。结果示于表19中。每个粒子仅测试一个样品。

表19：声测试结果

实施例59(EX59)和比较例21-22(CE21–22)

使用玻璃纤维材料(取自2018本田奥德赛Elite的发动机罩内衬)作为基础基底。从任一侧除去稀松布，并且用64mm直径冲压机冲压出样品盘。在每个盘上，用手将0.3g粒子散布在整个表面上。样品构造和气流阻力(AFR)测试2的结果示于表20中。每个粒子仅测试一个样品。

表20：样品构造和测试结果

对样品进行法向入射声学吸收测试，将样品盘直接置于间隙高度设定为20mm的样品室中。结果示于表21中。

表21：声测试结果

实施例60-93(EX60–EX93)和比较例23-26(CE23–CE26)

如美国专利6,617,002(Wood)中所述制备微穿孔膜。对于MF-1，使用膜级聚丙烯树脂PP-1挤出聚丙烯膜(1.5mm厚)，其中添加了3重量％的黑色母料(PP3019，可购自美国明尼苏达州威诺纳的RTP公司(RTP Company of Winona,MN.United States)。对于MF-2，使用膜级聚丙烯树脂PP-1挤出聚丙烯膜(0.52mm厚)，其中添加了红色母料(199X141358SS-57495，可购自RTP公司)。对膜进行压花和热处理，使压花产生开孔。如2018年10月19日提交的共同未决的国际专利申请PCT/US18/56671(Lee等人)中所述拉出开孔几何形状。开孔的尺寸(以微米(μm)为单位记录为平均值)列于表22中。

表22：微穿孔膜开孔尺寸

用68mm直径冲压机冲压出样品盘。对于每个盘，用手将粒子散布到较大开孔侧中，尝试填充开孔。一些样品的样品构造和气流阻力(AFR)测试1的结果示于表23中。(DNT＝未测试)。

表23：样品构造和测试结果

对样品进行法向入射声学吸收测试，将样品盘置于68mm金属筛网正上方，该筛网搁置在间隙高度设定为20mm的样品室的唇缘上。在报告了单个复合构造的情况下，测量了复合材料一次，将粒子摇出，然后将相同的粒子引入相同的微穿孔膜中进行第二次声学测量。在报告了两种复合构造的情况下，测量了两组粒子和膜。结果未取平均值。MF-1的结果示于表24中，并且MF-2的结果示于表25中。

表24：MF-1的测试结果

表25：MF-2的测试结果

以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文中。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本公开而给出的前述说明不应理解为是对本公开范围的限制，本公开的范围由权利要求书及其所有等同形式限定。