成果简介
噪声污染作为世界三大污染物之一，已成为人们健康和全球经济的沉重负担。目前，大多数噪声吸收器都存在重量大的问题，而且不可避免地要在良好的低频（通常小于 1000 Hz）和高频（通常大于 1000 Hz）降噪性能之间做出妥协。本文，东华大学王斐、 丁彬教授团队在《ACS Nano》期刊发表名为“Direct Synthesis of Elastic and Stretchable Hierarchical Structured Fiber and Graphene-Based Sponges for Noise Reduction”的论文，研究提出了一种可扩展的策略，即通过湿度辅助电纺丝和电喷雾同步进行，直接合成具有超薄石墨烯基振动器的超细纤维海绵。
还原氧化石墨烯（rGO）纳米片与超细纤维之间独特的物理缠结赋予了分层振动结构纤维海绵（VSFSs）优异的力学性能，它可以承受较大的剪切应变（60%）和拉伸应力（6000 倍重量）而不损坏，1000 次压缩后几乎没有塑性变形。由于超薄石墨烯基振动器的振动效应和多孔纤维网的粘性摩擦效应，VSFS 同时实现了良好的低频吸音（680 Hz 时吸音系数为 0.98）和高频吸音（2000-6300 Hz 时吸音系数大于 0.8）。此外，轻质 VSFS（厚度为 30 毫米）的降噪系数（NRC）达到0.63，可将高分贝噪音降低24.4分贝，为开发理想的吸音材料提供了潜在的解决方案。
图文导读
图1.VSFS的结构设计和石墨烯基振动结构
图2.超薄石墨烯基振动器的成型控制
图3.VSFS的机械性能
图4.VSFS的吸声性能。
小结
综上所述，通过湿度辅助电纺丝和电喷雾同步进行，成功地制造出了具有超薄石墨烯基振动器的弹性和可伸缩纤维海绵。VSFS 可以将白噪声从 76.5 分贝降低到52.1分贝，将空气压缩机噪声从91.4分贝降低到74.5分贝，这进一步凸显了我们的 VSFS 在实际应用中的优越性。这些结果表明，VSFS 可用作通用噪声吸收器，具有多种实际用途，如航空噪声吸收、交通噪声吸收和工业噪声吸收。此外，除了降噪，超细纤维和 GO 的功能复合材料还可应用于有机电子、传感、水处理等更多领域。作者预计，超细纤维海绵与超薄石墨烯基振动器的成功合成将为先进纤维材料的制造提供一种前景广阔的方法。
文献：https://doi.org/10.1021/acsnano.3c06921
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