用智慧改写噪音世界，探索马大猷与吸声材料的传奇之旅

在声学的广袤星空中，有一位璀璨的巨星熠熠生辉，他就是马大猷。他的一生充满了开创性的“第一”，为中国乃至世界的声学事业留下了不可磨灭的印记。他的智慧和努力，特别是在吸声材料领域的卓越贡献，不仅解决了重要的声学难题，更为声学领域的发展开辟了新的道路。


一、马大猷的成长与学术背景


马大猷出生于潮汕，自幼展现出非凡的聪慧和对知识的渴望。在求学的道路上，他凭借着坚韧不拔的毅力和对科学的热爱，在声学领域不断深耕。


他先后在国内外知名学府深造，积累了深厚的声学理论基础。在不断的学习和研究中，马大猷逐渐形成了自己独特的学术见解和研究方法。


二、马大猷在声学领域的开创性成就


1、微穿孔板吸声结构的诞生


1965年，我国的“651工程”启动，发射人造卫星的计划提上日程。然而，火箭噪声成为了一个亟待解决的问题。当时普遍采用的穿孔板加吸声材料的降噪方法，在火箭发射的地下竖井中却行不通，因为高温、烈焰、高压、高湿和腐蚀性气体会瞬间使吸声材料化为乌有。


负责卫星声环境实验的马大猷在考察甘肃酒泉的发射基地后，开始深入思考吸声结构的改进。他意识到，多孔性材料本身就是宽频带吸声材料，穿孔板有时只是发挥保护面板的作用，能否使穿孔板本身解决吸声问题呢？


经过反复推演，马大猷提出了“微穿孔板”结构的概念：把孔径减小到丝米级，就可以获得足够的声阻抗，使其成为良好的宽频带吸声结构，不需要另加多孔性材料。他判断在任何板材上打出微孔都能达到吸声的目的。


2、微穿孔板吸声结构的实验与优化


马大猷带领科研人员进行了大量的实验，试验了多种板材、多种厚度和多种孔径的吸声效果。最终发现，当不锈钢板厚1.5毫米、孔径1毫米、穿孔率为1% - 2%时，吸声效果最佳，能够实现“三耐”（耐瞬时高温、耐潮湿、耐强气流冲击）。


他们的研究成果为解决火箭噪声问题提供了新的思路和方法，微穿孔板吸声结构也开始投入实际应用。并且，换了特殊板材同样获得成功。


3、理论发表与应用推广


1975年，马大猷将多年成果撰写成论文《微穿孔板吸声结构的理论和设计》，发表在当年复刊的第一期《中国科学》上。尽管推迟了近10年才得以正式发表，但微穿孔板理论依然是领先世界的吸声理论。


马大猷曾说：“对于国家战略需求，我们不仅全力以赴提供技术支撑，还无偿提供应用样品。国家战略需求能够想到我们，就是对我们最大的厚爱。”


在人民大会堂万人大礼堂的维修改造中，马大猷的学生们基于微穿孔板吸声结构理论，提出了改建音质设计的方案。实施后，人民大会堂维修改造工程指挥部认为万人大礼堂音质有很大改善，语言清晰度大幅提高。

4、在德国议会大厦的成功应用


1992年12月，德国兴建起一座新的议会大厦，为了充分体现开会的透明度，大厦四周全部采用透明玻璃。然而，在举行第一次会议时，议长仅说了一句话，扩音喇叭就没了声响。这座耗资2.7亿马克（约合人民币13.5亿元）的新议会大厦，却无法解决扩声系统问题，一度成为德国工程界的丑闻。


当时恰逢查雪琴等几位中国学者在德交流，他们发现是由于声音被表面光滑玻璃墙壁不断反弹，产生了声聚焦现象，导致扩声系统自动锁闭。在马大猷微穿孔板吸声结构理论指导下，她们经过研究和测量，在大厦四周的透明玻璃上打出3万个孔径为0.8毫米的微孔，最终解决了议会大厅的声学难题。

长期以来，高效吸声材料的研发一直是声学领域的难题。马大猷通过深入研究和不断实验，成功地解决了这一难题。


他的研究成果不仅在国内得到广泛应用，也在国际上引起了轰动，提升了中国声学研究在世界的地位。


三、马大猷的科研成果对现代社会产生的影响


1、改善生活和工作环境：他的吸声材料研究成果被广泛应用于工厂、办公室、学校等场所，有效降低了噪音，提高了人们的生活和工作质量，减少了噪音对身心健康的危害。


2、提升建筑声学品质：在剧院、音乐厅、会议厅等建筑中，马大猷的声学理论和技术应用使得声音传播更加清晰、均匀，为观众和参与者提供了更好的听觉体验。


3、推动音频技术发展：为音响设备、录音室等音频相关领域的发展提供了重要的理论和材料基础，提升了音频产品的性能和质量。

4、促进交通领域降噪：在高铁、飞机、汽车等交通工具的设计和制造中，应用其声学成果有助于降低内部噪音，提高乘客的舒适度。


5、加强环境保护：通过降低工业和交通噪音，减少了噪音污染对环境的负面影响，有助于构建更加和谐的生态环境。


6、培养声学人才：他的研究和教学工作培养了大批声学专业人才，为声学领域的持续发展注入了活力。


7、提升国家科技实力：在声学研究方面取得的成就，增强了我国在国际声学领域的地位和影响力，展示了我国在基础科学和应用技术方面的实力。


8、促进相关产业创新：他的贡献激发了声学相关产业的创新，推动了新材料、新技术的研发和应用，带动了产业的发展和升级。


四、大猷的精神传承与未来展望


如今，声学所的科研人员们站在马大猷等前辈的肩膀上，不断拓展着微穿孔板结构的理论与应用边界。他们将继续秉承马大猷的科学精神，勇于创新，追求卓越，相信在未来会取得越来越多的原创性突破。


马大猷的贡献不仅为声学领域带来了巨大的进步，也为解决实际问题提供了有效的解决方案。他的故事激励着更多的科学家们为了人类的福祉而努力探索和创新。


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来源：贤集网
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