已知有任何材料可以隔音但导热吗?


13

是否有已知的材料既隔音又导热?

费用不是最重要的问题,但最好是花费“合理的金额”,远低于国防开支水平。


这是我正在考虑的一种思想实验,涉及一种计算机机箱的概念,该机箱在传导热量的同时隔离或衰减内部的所有声音。

完全形成这个想法时,在财务上是否合理,是否可以流通等等都存在多个漏洞,但是为了使这个问题狭窄,我只想在思想实验中消除所有这些顾虑。

我认识到传导一种能量同时与另一种能量隔离并不是一件简单的事情。我想到的最接近的材料是水,但这并不是完全准确的,因为它确实会传导动能(即水力)。最好将其描述为一种低通滤波器。

因此,如果没有想到的话,我会对听到可以在传导热量的同时非常有效地过滤声音的事物感兴趣。

我想用一种限定词表示这种材料是固体,但是我真的会对具有这些特性的任何材料感兴趣,因为我相信(也许是错误的?)它们可能很少。再说一次,不要以我提到的有关计算机机箱的目标概念来思考,这只是迈向该思想实验的一步(这可能是不合理的,否则现在将在市场上提供这种想法的产品)。


强制对流冷却不取决于外壳的材料。
尼克·阿列克谢耶夫

水是极好的“声波导体”。在大多数频率和温度下,衰减比空气中的衰减小一个数量级(参考)。
克里斯·穆勒

1
值得深思的是-实木的声音要比空气好得多,但是关闭时,木门会挡住声音。AFAIK的确切机制是空气和木材之间边界上的反射以及门内的内部反射。可能两种都导热但具有不同音速的材料层会满足您的要求吗?
Peteris '16

Answers:


9

我可以想到一些解决此问题的方法。

可能要看的第一件事是外壳本身的设计。它们通常倾向于由铆接在框架上的薄平板构成。在这种情况下,您可以通过使用相对少量的消音材料来获得很多好处。这种方法广泛用于汽车车身面板,其优点是,相当小的条带会大大降低面板传递声音的能力,并且可以像浸有沥青的毡一样简单。

同样,相对较薄的薄膜或涂层也可以在不提供大量隔热的情况下对声学响应产生重大影响。

类似地,例如通过在金属对金属接头处使用橡胶垫圈或垫片,增加壳体整体结构的阻尼可能具有很大的潜力。

用更笼统的术语来说,通常不应该在隔音方面将其视为一般的材料属性,而应将结构作为一个整体来响应其所经受的振动频率并对其进行“调谐”通过调整其质量,刚度和阻尼来以所需的方式做出响应,以使其谐振频率尽可能远离激励频率。

因此,总的来说,我建议您从整体上而不是特定材料的角度审视案件的动态行为。

话虽如此,有些材料值得考虑。铝和铜(特别是高纯度)具有出色的导热性,并且机械性能相当“潮湿”,铸铁还具有特别好的减振特性以及合理的导热性(我很想看到铸铁PC案件)。

也可能值得考虑复合材料。碳纤维具有良好的导热性,可能值得研究填充铝的树脂,并且这些碳纤维在调整外壳结构以获得最佳声学响应方面可能会提供更多的灵活性。

另一种可能的方法可能是将凝胶或粉末夹在两片铝或铜之间。还进行了将计算机系统完全浸入油中的实验,该系统既可以提供声音阻尼又可以提供对流冷却。


金属间凝胶方法是我思考过的一种方法..将使用哪种凝胶材料?也想到了铸铁。最初,我曾想过在两片金属之间使用水,但任何地方都可能漏出油炸薯条,这使这种方法的安全性有所下降,而另一方面,凝胶……对于可用的材料我一无所知。我想知道他们在冰袋中使用的东西是否会是一个好主意?嗯..
Jimmy Hoffa

一种可能性是类似用于将散热器和冷却器连接到处理器的导热膏。有多种不同类型,如果使用自粘胶带版本将两块铝层压在一起,则可能会起作用。另一种选择是用铝粉和某种液体粘合剂制成糊状。
克里斯·约翰斯

金属间凝胶的想法可商购获得,工程师称其为“安静的钢”,它由两层金属薄板粘合在一起,中间夹有一层橡胶材料组成。将一块浸透了焦油的毡粘在墙内的想法更便宜。这是在高端厨房电器(如洗碗机)中完成的。
niels nielsen

2

我想到的头几件事是金属的“ wools”(例如钢丝绒/不锈钢的“ scrub pads”)或碳泡沫。

  • 金属丝将提供最低限度的隔热效果(金属丝传导,空气间隙绝缘,因此大部分情况下都可以平衡),但是会产生大量的振动,从而抑制“边缘质量”。

  • 碳泡沫/气凝胶/什么都不是:气凝胶是非常有效的隔音材料,但也很隔热。碳基泡沫(即先制成有机凝胶/泡沫,然后在还原性气氛炉中进行渗碳处理),可以很容易地使用冷冻干燥工艺制成较大的孔径,以帮助降低隔热性,而又不会过多降低声学性能。

事后思考:您还可以使用乙烯基/碳纤维类型的复合材料(可能填充氧化铝以提高导热性)来制造用于构建计算机箱的柔性面板(尽管价格稍高)。面板的柔韧性应能很好地阻尼许多振动并吸收能量(特别是不要在面板相遇之处或面板上装有噪声的风扇/ HDD处“嗡嗡作响”)。


钢丝绒是我从未想到的一个有趣的主意!这具有天然多孔性的额外好处,因此我实际上也不需要独立的通风口...我可以使用框架,并在整个框架上有效地制作密封的钢丝绒袋,并用许多厚的钢丝棉包裹整个框架。 ..这将既过滤空气,又需要零个单独的通风口,因此进气和排气的声音将散布在整个物体上,这可能会进一步减弱声音并冷却空气。这是一个非常有趣的想法!谢谢!
Jimmy Hoffa

如果我仔细考虑一下,我可以把整个东西放在铝或其他带有3英寸缓冲空间的箱子中(包括下面,使其漂浮在中间),并有进/排气孔(而不是屏幕),整个事情将进一步像进气口和排气口的消声器一样……
Jimmy Hoffa 2016年

采用这种方法时,您会遇到穿过钢丝棉“厚层”的空气再循环问题。如果您想使这种方法切实可行,则需要在“外箱”中有一个单独的区域用于进气/排气,然后使来自内(羊毛袋装)箱的进气或排气直接与外箱连通,防止通过内箱其余部分产生逆流空气。但是,一旦与对流隔离开来,您就可以用羊毛将流隔离开,以进行吸音和过滤。
Robherc KV5ROB

1

由于几乎所有声音(除了扬声器本身)都来自冷却风扇,因此在允许声音流通并允许排气流的情况下,将变得非常困难。您将需要其他昂贵的冷却系统。

可能第二个噪音最大的是硬盘驱动器,如果散热良好,则可以在本地用吸音材料覆盖(或以一定费用切换到全固态硬盘)。

总之:消除声音源比尝试改善事实要好得多。


正如我所说的,这更多是一个思想实验。我发现尝试通过新颖的方法来解决常见问题很有趣。当今的普遍问题:计算机嘈杂。我已经知道了无数种典型的解决方案,但是这个问题是基于以下立场来解决问题:我以前从没有读过或想过什么?上面提到的金属板之间夹有凝胶,这是一个有趣的想法!想象一下,您的箱子里装满了风扇,但是您的箱子是2个铸铁立方体,它们之间嵌有凝胶?
Jimmy Hoffa

1
“想象一下,您的箱子里装满了风扇,但您的箱子是两个铸铁立方体,它们之间嵌有凝胶?” 那么只要您在进出气流中装有合适的消音器,无论凝胶的导热性如何,都应该没问题。另一方面,如果阻塞了气流,即使您的凝胶是完全导热的un,计算机也可能会过热。计算机(至少是台式机和普通笔记本电脑)通过空气交换而不是通过机箱散热来冷却。
彼得·格林

“想象一下具有均匀分布的风扇的球形外壳……”
卡尔·威索夫特

@PeterGreen,所以您认为消音器可能是有价值的资产?我意识到气流是最大的问题之一,但是我打算将有关处理问题的问题推到另一个问题上,以使这一问题保持狭窄,而下一个问题也要保持狭窄。
Jimmy Hoffa

1

如果将硬盘驱动器替换为固态驱动器,并且将CPU芯片的散热器做大并外部化,则可能会有一台无声计算机直接冷却到大气或通过其他方式冷却。

当前,散热器连接到CPU芯片,并且所有这些部件都包含在计算机机箱中,无论是笔记本电脑还是台式机。为了冷却散热器,风扇被放置在计算机机箱中,以在散热器上提供气流。

如果计算机机箱较大面板上的一个散热器用作散热片,则可以通过导热体将其连接到CPU芯片,并将CPU芯片产生的热量排走并散发到大气中,或通过其他方式进行冷却,例如水套。这将消除对嘈杂的冷却风扇的需求。

此外,用静音固态驱动器代替产生噪声的硬盘驱动器将消除计算机产生的其他主要噪声源。


0

尽管不是单一材料,也不是该概念的非常粗略的近似,但是这样的方法会不会允许更多的热量通过声音?

在此处输入图片说明


我认为这类似于我之前应该提到的其他想法:正是出于这个原因,存在了消声器。听说过没有人的汽车吗?
Jimmy Hoffa
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.