Есть ли какие-либо материалы, которые известны как звукоизоляционные, но теплопроводящие?

13

Существуют ли материалы, которые известны как звукоизоляционные, так и теплопроводящие?

Стоимость не является первостепенной проблемой, но желательно, чтобы она стоила «разумных сумм» и намного меньше, чем уровни расходов на оборону страны.


Это мысленный эксперимент, который я размышляю над идеей компьютерного корпуса, который проводит тепло, изолируя или подавляя весь звук внутри.

В этой идее есть множество дыр, когда они полностью сформированы с точки зрения финансовой целесообразности, возможности воздушного потока и т. Д., Но чтобы не сужать этот вопрос, я хочу просто отбросить все эти проблемы для мысленного эксперимента.

Я признаю, что проведение одного типа энергии в то время как изоляция от другого не является прямой вещью. Самый близкий материал, который приходит на ум, это вода, но она не совсем точна, потому что она проводит кинетическую энергию (то есть гидравлику). Это лучше описать как нечто вроде фильтра нижних частот.

Поэтому, если в голову не приходят никакие материалы, мне было бы интересно услышать о чем-то, что могло бы очень эффективно фильтровать звук при теплопроводности.

Я хотел бы указать, что материал является твердым, но я действительно заинтересован в любом материале с этими свойствами только потому, что я верю (возможно, неправильно?), Что их, вероятно, очень мало. Опять же, не думайте с точки зрения концепции цели, которую я упомянул в отношении случая с компьютером, это всего лишь один шаг к этому мысленному эксперименту (который, вероятно, нецелесообразен, иначе на рынке сейчас есть продукты, которые предоставляют такую ​​возможность).

Джимми Хоффа
источник
Принудительное конвекционное охлаждение не будет зависеть от материала корпуса.
Ник Алексеев
Вода является отличным «звуковым проводником». Затухание более чем на порядок меньше, чем в воздухе при большинстве частот и температур (для справки ).
Крис Мюллер
1
Пища для размышления - твердая древесина передает звук намного лучше, чем воздух, но деревянная дверь блокирует звук, когда она закрыта; AFAIK точным механизмом является отражение на границе между воздухом и древесиной, а также внутреннее отражение внутри двери. Возможно, слои двух материалов, которые оба проводят тепло, но имеют очень разные скорости звука, будут делать то, что вы хотите?
Петерис

Ответы:

9

Я могу придумать несколько возможных способов подойти к этому.

Наверное, первое, на что стоит обратить внимание, это дизайн самого корпуса. Как правило, они состоят из тонких плоских панелей, приклепанных к раме. В такой ситуации вы можете получить много пользы от использования относительно небольшого количества звукопоглощающего материала. Этот подход широко используется на автомобильных панелях кузова и имеет то преимущество, что довольно маленькая полоса может значительно снизить способность панели передавать звук и может быть такой же простой, как пропитанный битумом войлок.

Также относительно тонкие пленки или покрытия могут оказывать существенное влияние на акустический отклик, не обеспечивая значительной теплоизоляции.

Подобным образом, вероятно, существует большой потенциал в увеличении демпфирования всей конструкции корпуса, например, с помощью резиновых прокладок или прокладок в соединениях металл-металл.

В более общих терминах часто полезно думать не столько о звукоизоляции, сколько об общих свойствах материала, а о том, как структура в целом реагирует на частоты колебаний, которым она подвержена, и «настраивать» ее. реагировать так, как вы хотите, регулируя его массу, жесткость и демпфирование так, чтобы его резонансная частота была как можно дальше от частоты возбуждения.

Поэтому в целом я бы посоветовал взглянуть на динамическое поведение дела в целом, а не только на конкретный материал.

Сказав, что есть несколько материалов, которые стоит рассмотреть. Алюминий и медь (особенно высокой степени чистоты) имеют отличную теплопроводность и довольно «сыры» по своим механическим свойствам, также чугун обладает особенно хорошими характеристиками демпфирования вибраций, а также разумной теплопроводностью (и я хотел бы увидеть чугунный ПК кейс).

Также может быть стоит рассмотреть композиты. Углеродное волокно обладает потенциалом хорошей теплопроводности, и, возможно, стоит изучить смолы, наполненные алюминием, и это может дать немного больше гибкости при настройке структуры корпуса для получения наилучшего акустического отклика.

Другой возможный подход может заключаться в том, чтобы поместить гель или порошок между двумя листами алюминия или меди. Были также эксперименты по полному погружению компьютерной системы в масло, которое обеспечивало бы как акустическое демпфирование, так и конвективное охлаждение.

Крис Джонс
источник
Подход, основанный на геле между металлами, - это тот, который я обдумал ... какой гель использовать? Также на ум пришёл Cast Iron. Первоначально я думал об использовании воды между 2 листами металла, но риск утечки-фри - все это делает паузу в безопасности такого подхода, гель с другой стороны ... Я ничего не знаю о доступных материалах. Интересно, было бы хорошо подумать о том, что они используют в пакетах со льдом? Хм ..
Джимми Хоффа
Одна из возможностей - что-то вроде термопасты, используемой для сопряжения радиаторов и кулеров с процессорами. Существуют различные доступные типы, и версия с самоклеющейся лентой, если она используется для ламинирования двух листов алюминия, может работать. Альтернативой может быть приготовление пасты из алюминиевой пудры с каким-то жидким связующим.
Крис Джонс
Идея геля между металлами коммерчески доступна, инженеры называют ее тихой сталью, и она состоит из двух слоев листового металла, скрепленных между собой слоем резинового материала между ними. идея приклеить кусок смоченного войлока на внутренней стороне стены дешевле; это сделано в высококачественных кухонных приборах как посудомоечные машины.
Нильс Нильсен
2

Первая пара вещей, которые приходят на ум, - это металлические «шерсти» (например, стружка из нержавеющей стали / нержавеющая сталь) или карбоновые пены.

  • Металлическая вата обеспечит минимальную теплоизоляцию (проводники из металлических прядей, воздушные зазоры изолируют, поэтому он в основном уравновешивается), но большое количество демпфирующих вибраций «ослабляет массу».

  • Углеродные пены / аэрогели / что нет: аэрогели являются очень эффективными звукопоглощающими материалами, но также являются достаточно изоляционными. Пены на основе углерода (то есть, чтобы получить органический гель / пену, а затем науглероживать в печи с восстановительной атмосферой) можно легко получить с большим размером пор, используя процессы сушки вымораживанием, чтобы помочь снизить теплоизоляцию, не слишком сильно снижая акустические свойства. ,

Запоздалая мысль: Вы также можете использовать композит типа винил / углерод-волокно (возможно, заполненный глиноземом для повышения теплопроводности), чтобы сделать несколько гибкую (хотя и немного дорогую) панель для изготовления вашего компьютерного блока. Гибкость панели должна хорошо работать для демпфирования многих вибраций и поглощения энергии (особенно за счет того, что не «гудит» так сильно, где встречаются панели или где на панели монтируются шумные вентиляторы / жесткие диски).

Robherc KV5ROB
источник
Стальная вата - интересная идея, о которой я даже не думал! Это дает дополнительное преимущество, так как пористость является естественной, поэтому мне не нужны и независимые вентиляционные отверстия ... Я мог бы использовать раму и эффективно сделать запечатанный мешок из стальной шерсти вокруг всей рамы со множеством толстых слоев стальной ваты. .. Это будет как фильтровать воздух, так и потребовать нулевых отдельных вентиляционных отверстий, так что звук воздухозаборника и выхлопа будет распространяться по всему объекту, что, вероятно, еще больше ослабит звук и охладит воздух. Это очень интересная мысль! Благодарность!
Джимми Хоффа
и если бы я обдумал это, я мог бы взять все это, поместить его в алюминиевый или другой футляр с 3-дюймовым буферным пространством вокруг него (в том числе под ним, так что он плавает в центре) и иметь впускные / выпускные отверстия ( не экраны) в этом, и все это в дальнейшем будет действовать как глушитель для впуска и выпуска воздуха ...
Джимми Хоффа
При таком подходе вы столкнетесь с проблемой рециркуляции воздуха через «толстые слои» стальной ваты. Если вы хотите сделать такой подход практичным, вам потребуется отдельная секция в вашей «внешней коробке» для впуска / выпуска воздуха, а затем впускной или выпускной патрубки из внутренней коробки (в мешках из шерсти) сообщаются непосредственно с внешней коробкой, защищен от встречного потока воздуха через остальную часть внутренней коробки. Однако, будучи изолированным от противоположного потока, вы можете затем перекрыть этот поток ватой для поглощения звука и фильтрации.
Robherc KV5ROB
1

Поскольку почти весь звук (кроме самих динамиков) исходит из охлаждающих вентиляторов, будет очень сложно заблокировать звук, допуская приток вытяжного воздуха. Вам понадобится другая, дорогая система охлаждения.

Вероятно, следующим самым шумным является жесткий диск, который, если он хорошо погружен в тепло, может быть локально покрыт звукопоглощающим материалом (или переключиться на полностью твердотельный накопитель за небольшую плату).

В итоге: вам гораздо лучше устранить источники звука, чем постфактум решить проблему.

Карл Виттофт
источник
как я уже сказал, для начала это скорее мысленный эксперимент. Мне интересно пробовать и продумывать новые подходы к общим проблемам. Сегодняшняя распространенная проблема: компьютеры шумят. Я хорошо осведомлен о множестве типичных решений, но этот вопрос основан на том, чтобы атаковать проблему с позиции: о чем я раньше не читал и не думал? Упомянутое выше упоминание металлических листов с гелем между ними говорит об интересной мысли! Представьте, что ваш корпус загружен вентиляторами, но ваш корпус состоит из двух чугунных кубиков, между которыми гель?
Джимми Хоффа
1
«Представьте, что ваш корпус загружен вентиляторами, но ваш корпус состоит из двух чугунных кубиков, между которыми гель вставлен?» тогда, пока у вас есть соответствующие глушители на входящем и выходящем потоке воздуха, все будет в порядке независимо от теплопроводности геля. С другой стороны, если вы заблокируете воздушный поток, ваш компьютер, вероятно, перегреется, даже если ваш гель был совершенно теплопроводящим. Компьютеры (по крайней мере, настольные и обычные ноутбуки) охлаждаются воздухообменом, а не проводимостью корпуса.
Питер Грин
«Представьте себе сферический корпус с равномерным распределением поклонников ...»
Карл Виттофт
@PeterGreen, так что вы думаете, глушитель может быть ценным активом? Я понимаю, что воздушный поток является одной из самых больших проблем, но я собирался перенести вопросы о том, как решить этот вопрос, в отдельный вопрос, чтобы этот вопрос был узким, а также следующим.
Джимми Хоффа
1

Если бы жесткий диск был заменен твердотельным накопителем, а радиатор для чипа ЦП был увеличен и выведен наружу, можно было бы иметь бесшумный компьютер, который непосредственно охлаждался до атмосферы или мог охлаждаться другими средствами.

В настоящее время радиатор подключен к чипу процессора, и все это содержится в корпусе компьютера, будь то ноутбук или настольный компьютер. Для охлаждения радиатора вентиляторы размещены в корпусе компьютера для обеспечения воздушного потока через радиатор.

Если одна из больших панелей корпуса компьютера будет служить теплоотводом, она может быть подключена к микросхеме ЦП через тепловые проводники, а тепло, выделяемое микросхемой ЦП, отводится и излучается в атмосферу или охлаждается другими средствами, такими как водная рубашка. Это устранит необходимость в шумных охлаждающих вентиляторах.

Кроме того, замена жесткого диска, производящего шум, на бесшумные твердотельные диски устранит другой основной источник шума, производимый компьютерами.

Фред
источник
0

Будучи не единственным материалом, а очень грубым приближением концепции, разве такой подход не позволил бы пропустить больше тепла, чем звука?

введите описание изображения здесь

Джон Дон Ки Демайо
источник
Я думаю, что это сродни идее, о которой упоминали другие, которую я должен был понять раньше: глушитель существует именно по этой причине. Вы когда-нибудь слышали машину без нее?
Джимми Хоффа