Tunable Stress-Responsive Biomimetic Multi-Stage Porous Aerogels as Advanced Wideband Acoustic Absorbers with Superior Flame Resistance. Advanced Functional Materials， 2025, 2503142.
DOI：10.1002/adfm.202503142
問題： 隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，噪聲污染日益嚴(yán)重，成為影響人類健康和環(huán)境的重大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)吸音材料（如聚氨酯泡沫、玻璃纖維和礦棉）雖然廣泛應(yīng)用，但存在性能不足、機(jī)械強(qiáng)度低、易燃等問題，尤其是在高溫環(huán)境下表現(xiàn)不佳。此外，現(xiàn)有氣凝膠材料的制備工藝復(fù)雜、成本高昂，且多數(shù)材料難以同時(shí)滿足寬頻吸音和高效阻燃的需求。
解決方法：通過創(chuàng)新的微生物發(fā)酵技術(shù)，成功開發(fā)出一種仿生多級(jí)孔氣凝膠（BMPA）。該材料采用溫和的發(fā)酵工藝，結(jié)合冷凍干燥技術(shù)，構(gòu)建了具有半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚丙烯酰胺/海藻酸鈉氣凝膠。BMPA具有獨(dú)特的四級(jí)孔結(jié)構(gòu)（5–1000 μm），孔隙率高達(dá)93%，密度僅為0.0518 g/cm3，實(shí)現(xiàn)了超輕量化設(shè)計(jì)。
文章特色：
1. 動(dòng)態(tài)可調(diào)的寬頻吸音性能
BMPA在未拉伸狀態(tài)下可有效吸收1.5 kHz的聲波，拉伸后吸音頻帶擴(kuò)展至2–3 kHz，吸音系數(shù)高達(dá)0.998。通過拉伸調(diào)控孔結(jié)構(gòu)，顯著提升聲波在材料中的能量耗散路徑，實(shí)現(xiàn)噪聲降低17 dB（從85.7 dB降至68.7 dB）。
2. 卓越的阻燃性能
經(jīng)無機(jī)鋅溶液處理后，BMPA的極限氧指數(shù)（LOI）超過60%，達(dá)到UL-94 V-0級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可耐受500°C高溫火焰20秒，且能自熄。碳化后仍保持優(yōu)異的吸音性能，適用于高溫工業(yè)環(huán)境。
3. 綠色高效的制備工藝
利用酵母發(fā)酵產(chǎn)生的CO?氣泡自然形成多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，工藝簡(jiǎn)單、成本低，避免了傳統(tǒng)方法中復(fù)雜的模板或3D打印技術(shù)。材料機(jī)械性能可調(diào)，拉伸強(qiáng)度達(dá)102.6 kPa，韌性為33,234 kJ/m3，適用于定制化應(yīng)用場(chǎng)景。
總結(jié)：BMPA在建筑隔音、汽車內(nèi)飾、航空航天及工業(yè)噪聲控制等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用潛力，尤其適合需要同時(shí)滿足吸音和防火要求的場(chǎng)景。其動(dòng)態(tài)可調(diào)特性為下一代智能聲學(xué)材料的開發(fā)提供了新思路。
