سید احسان سمائی، حسن اصیلیان مهابادی، سید محمد موسوی، علی خوانین، محمد فریدن،
دوره ۱۸، شماره ۱ - ( ۱-۱۴۰۰ )
چکیده
مقدمه: استفاده از الیاف طبیعی با توجه به ویژگیهای بارز زیست محیطی و خواص بالای فیزیکی، مکانیکی و جذب صوت، سبب تغییرات اساسی در ساخت انواع کامپوزیتهای آکوستیکی شده است. امروزه تجزیه و تحلیل رفتار آکوستیکی این دسته ازکامپوزیت ها تحت عنوان "کامپوزیتهای سبز" با توجه به عملکرد نوین آن ها در زمینه های جذب صوتی، بیش از پیش مورد توجه محققان قرار گرفته است. در همین راستا این مطالعه با هدف بهینه سازی و مدل سازی جذب صوتی در کامپوزیتهای الیاف طبیعی یوکا با استفاده از رویکرد بهینهسازی و مدلسازی ریاضی انجام گرفت.
روش‌کار: در این مطالعه تجربی-مقطعی، جهت ساخت کامپوزیتهای آکوستیکی طبیعی از روش اصلاح آلکالینی به عنوان یکی از روشهای متداول در اصلاح شیمیایی و یک فرایند کمکی جهت کاهش قطر الیاف استفاده شد. دو پارامتر اساسی در اصلاح آلکالینی، پارامترهای مقدار سدیم هیدروکسید (نسبت درصد وزنی به حجمی) و مدت زمان غوطهوری (ساعت) میباشد. در این مطالعه طراحی آزمایشات و تعیین مقدار بهینه این دو پارامتر جهت بهبود جذبصوتی توسط روش طرح فاکتوریل و با استفاده از نرمافزار Design Expert۱۱ و آزمون آماری آنالیز واریانس انجامشد. در این مطالعه ضریب جذب صوتی (تحت زاویه نرمال) بهمنظور بررسی رفتار کامپوزیت طبیعی الیاف یوکا در طول فرآیند اصلاح آلکالینی توسط لولهی امپدانس و براساس روش تابع انتقال و استاندارد ISO۱۰۵۳۴-۲ اندازهگیریشد، همچنین بررسی کاربردپذیری مدلهای تحلیلی دلانی–بازلی (Delany-Bazley) و میکی (Miki)برای پیشبینی جذب صوتی در کامپوزیتهای طبیعی توسط کدنویسی فرمولها در نرم افزار متلب انجامشد.
یافته ها: بهینهسازی فرآیند اصلاح آلکالینی جهت دستیابی به شاخص میانگین ضریب جذبصوتی (SAA) بیشینه، زمانی اتفاق میافتد که مقدار سدیم هیدروکسید و زمان غوطهوری به ترتیب ۵ درصد و ۸ ساعت انتخاب شود. همچنین پاسخهای پیشبینی شده (شاخص SAA) در شرایط بهینه، مقدار ۵۵۷/۰ محاسبه شد که با پاسخ های آزمونهای تاییدی مطابقت دارد. نتایج مقایسه ضریب جذب صوتی کامپوزیتهای طبیعی یوکا نشانداد که در تمامی فرکانسهای یکسوم اکتاو باند، ضریب جذبصوتی در کامپوزیت اصلاح شده در شرایط بهینه، بیشتر از کامپوزیت خام (اصلاح نشده) بود. همچنین اصلاح آلکالینی کامپوزیت در شرایط بهینه سبب افزایش ۹۲/۱۸ درصدی شاخص SAA در مقایسه کامپوزیت خام شد. از طرفی تطابق مناسبی بین نتایج مدلهای پیشبینی کننده ضریب جذب صوتی در کامپوزیت طبیعی یوکا در شرایط بهینه و کامپوزیت خام، با نتایج تجربی در محدوده فرکانسی پایین و میانی یک سوم اکتاوباند برقرارشد.
نتیجه گیری: اصلاح آلکالینی در شرایط بهینه، جهت بهبود خواص آکوستیکی کامپوزیتهای طبیعی موثر واقعشده است و این فرآیند با توجه به مزایای برجسته الیاف طبیعی و افزایش استفاده از این دسته از الیاف به عنوان تقویتکننده خواص مکانیکی در کامپوزیتهای هیبریدی چندمنظوره، روشی مناسبی برای بهبود سازگاری بین الیاف طبیعی و ماتریس پلیمری و همچنین بهبود خواص آکوستیکی و کلی کامپوزیتهای هیبریدی تلقی می شود.
