汽车用阻尼材料：粘弹阻尼材料和高阻尼涂料

在汽车行驶的过程中，总有多种噪声存在，它们通过空气传播和结构振动被传递到汽车客舱。噪声源主要包括：发动机和变速箱、进/排气系统、传动和转向系统、风、路况和轮胎等。

根据噪声性质的不同，汽车降噪分为吸音降噪、隔音降噪、阻尼（减振）降噪和主动降噪等不同方法。

发动机噪声、路噪、胎噪等，都是受激励振动或者振动传递所产生的噪声，属于汽车结构噪声，大多属于中低频噪声。低频噪声通常超出人的听力范围不易被察觉，对生理的直接影响没有高频噪声明显。但低频噪声却接近人体器官的共振频率，会对心血管系统、神经系统、消化系统以及代谢功能产生损害影响健康。对于降低结构噪声，我们可以从阻尼降噪入手。



按主要分布位置分类的汽车阻尼

阻尼和阻尼材料
阻尼 (Damping) 是指阻碍物体的相对运动、把振动能转化为热能或其他可以耗散能量的一种作用。材料的阻尼越大，结构振动越弱、噪声越小。汽车车身由多种金属材料组成，但一般金属材料（例如钢板）的固有阻尼都很小。

阻尼材料是将机械振动能和声能转变为热能耗散，以达到减振降噪目的的材料。在汽车、机械、兵器、航空航天、舰船等领域中，常用阻尼减振技术将外加的（高）阻尼材料附着在结构件表面得到复合阻尼，通过耗散结构件的振动能量有效控制其振动水平从而降噪。



加入阻尼材料以后，复合阻尼因子越大、温域（阻尼材料工作温度范围）越宽，减振降噪的效果就越好。

通过隔音阻尼材料获得复合阻尼因子以增加振动能量的损耗

汽车阻尼材料
汽车阻尼材料包括：粘弹阻尼材料、高阻尼涂料、高阻尼合金、复合型阻尼钢板、高聚物阻尼材料等。在这些阻尼材料中，使用的比较成熟是粘弹阻尼材料和高阻尼涂料。

粘弹阻尼材料：
在粘弹阻尼材料中，应用较多的是沥青阻尼片。它是以沥青为主的薄片状材料，用于大面积壳体减振降噪。



沥青阻尼片（左）；可液态喷涂阻尼材料 (LASD)（右）

沥青阻尼片分为磁性型、自粘型和热熔型三类：

磁性沥青阻尼片，在汽车车体的一些竖直面（例如车门等）或者倾斜面（例如轮罩等）上使用，需要在沥青阻尼和汽车钣金的贴合面之间添加磁粉将其吸附在这些竖直或倾斜面的表面，通过涂装线时在一定的温度下（140℃-180℃）熔融，冷却后粘附在车身上。

自粘型沥青阻尼片，与前者相似，通过在表面涂胶并覆盖隔离纸，使用时除去隔离纸粘贴于车内立面或斜面等部位。

热熔型沥青阻尼，主要用于汽车地板等平面，将其平铺在地板上，通过涂装线烘房在140℃-180℃熔融、冷却后粘附在地板上。



铺在汽车地板上的沥青阻尼片

沥青阻尼片材料成本低，但需要预成型剪裁成特定形状，需要储存、运输，只能手工操作，难以控制，对质量和一致性都有影响。沥青阻尼片的机械强度低，适用温域窄、容易受到气温冷热影响（天热时变软变粘、天冷时变硬变脆），密度高重量大、复合阻尼因子低（不超过0.1），并且污染严重。

高阻尼涂料：
高阻尼涂料，即可喷涂型隔音阻尼 (Liquid Applied Sound Deadener, 简称LASD) 材料，是一种高分子功能涂料，特别适合用于空间曲面结构。早期的LASD采用PVC和环氧基，阻尼因子略大于沥青阻尼片，实现了机器人操作。新一代橡胶基和水性LASD出现后，不仅具有自动化的优势，还进一步提升了减振降噪性能。

1阻尼性能优化
LASD可通过定制高分子调制阻尼性能，进一步优化降噪区间（温域，0-40℃），复合阻尼因子提高到0.15-0.3 (3 kg/m²)，更有效的实现结构噪音从振动能到热能的消耗。

2减重贡献巨大
通过振动模式分析（下方左图）和机器人操作，优化了所覆盖的振动位置，只对振动强度大的区域进行覆盖（下方右图中红色线圈内的区域），减少了覆盖面积但却提升了覆盖效果。更少的隔音阻尼材料与大片沥青等效，与使用沥青阻尼片相比，降低了施工厚度、重量和存储和运输成本。



过振动模式分析，小面积的LASD（右图红色圈内）
可达到与大面积沥青片（中图矩形黑底部分）
相同的阻尼效果

通过对完整车体声学研究分析，并在实际驾驶试验中证实：LASD相对于沥青阻尼，在涂装烘烤后材料密度更低。因此在同等的施工面积上，LASD使汽车总重量减小。



3高效率、自动化
由于使用机器人对车身多处进行减振降噪，LASD的可重复性和生产节拍高，误差≤5mm（视机器人的精度而定），一致性好。对于不同车型，只需调整机器人仿形与喷涂参数而无需进行沥青阻尼片设计开发验证等过程，提高了设计和应用的灵活性。

LASD可以进行水平、垂直和向顶部喷涂，与车底涂胶类似无气喷涂或直流挤出，无飞溅，不会对焊装或涂装车间造成污染。另外，LASD具有宽烘烤窗口，提高了生产效率、降低了能耗。

4可持续发展、低VOC排放
橡胶基和水性LASD具有极低的VOC (Volatile Organic Compounds，挥发性有机化合物 ) 和甲醛排放的优点，极大地减少了车内排放，同时还使用可再生原材料具有可持续发展性，安全、健康、环保。