泡沫陶瓷是指陶瓷原料采用成形工艺,经高温烧结的具有三维立体网络结构的陶瓷制品。根据其孔结构形式可分为闭孔结构(胞状孔分布在连续的陶瓷基体中,孔与孔之间相互隔离)和开孔结构(胞状孔分布在连续的陶瓷基体中,孔与孔之间相互连通),但大部分泡沫陶瓷既存在开孔孔隙又存在少量闭孔孔隙。泡沫陶瓷的制造工艺主要包括有机前驱体浸渍法、发泡注凝法、添加造孔剂法、冰冻干燥法、自蔓延高温合成法等,实际生产中往往采用多种工艺方法提高产品的性能。通常只有高孔隙率的开孔泡沫陶瓷才能有效吸收声能。吸声泡沫陶瓷多用于建筑、铁路、隧道等对防火要求较高的场所,也用于金属、塑料等吸声材料难以胜任的环境,如航空航天和潜艇等具有特殊要求的场所。
吸声泡沫陶瓷对中高频段噪声吸声系数大(吸声性能好),对低频噪声吸声系数小(吸声性能差),这在本质上由多孔材料的声波能量耗散机理(黏滞效应和热传导效应)所决定。当声波入射到泡沫陶瓷表面时,一部分声波被反射,另一部分声波则透射到泡沫陶瓷内部,声波振动激起孔内空气振动与孔壁振动,由于空气分子间的黏滞阻力及空气与孔壁间的摩擦阻力,将声能转化为热能而耗散。中高频声波使孔内空气分子振动加快,声能转化为热能的速率随之加快,这种能量耗散特性是泡沫陶瓷在中高频段吸声系数大的主要原因。
泡沫陶瓷的吸声性能与空气流阻、孔隙率、孔隙形貌和孔径尺寸有关。通过调整孔隙率、孔径尺寸与孔结构的均匀性等因素,可以改善泡沫陶瓷吸声材料的吸声性能,可进一步拓宽其在吸声工程领域的应用范围。