Proprietà elastiche e acustiche dei materiali porosi
I materiali porosi a base di polimeri sono prodotti in diverse forme, quali schiume e materiali fibrosi come lana di vetro e roccia, che vengono utilizzate per l’assorbimento del rumore e lo smorzamento delle vibrazioni. Tali materiali sono caratterizzati da proprietà meccaniche tra le quali l’elasticità svolge un ruolo chiave nel loro comportamento acustico. La conoscenza delle loro proprietà elastiche è necessaria per modellizzare con precisione la propagazione delle onde acustiche. I ricercatori che lavorano al progetto PAM (The physics of acoustic materials), finanziato dall’UE, hanno proposto l’uso di onde guidate per determinare, in particolare, il modulo di elasticità tangenziale su un’ampia gamma di temperature e frequenze. Nei loro esperimenti, le onde acustiche guidate in lastre di poliuretano espanso erano del tipo Rayleigh, il più adatto per questo scopo. I ricercatori hanno usato onde Rayleigh quasi monocromatiche generate da un agitatore compatto. La loro velocità e ampiezza sono state controllate mediante l’uso di vibrometri laser-Doppler a distanze diverse. Le velocità di fase e di gruppo delle onde sono state determinate combinando le misurazioni raccolte con le predizioni teoriche dei modelli fisici che descrivono la propagazione delle onde attraverso i materiali. Il calcolo delle velocità relative alle onde, in cambio, ha permesso l’estrazione di parametri utili per la progettazione di nuovi materiali. È importante conoscere la dipendenza della temperatura relativa alle proprietà elastiche dei materiali porosi, utilizzati per l’isolamento a bordo degli aeromobili. È anche possibile che determinati materiali diventino vibro-elastici in uno specifico intervallo di temperature. Tuttavia, i dati sperimentali sono scarsi alle basse temperature incontrate durante il volo. La nuova tecnica relativa alle onde guidate dimostrata nell’ambito del progetto PAM ha il potenziale di coprire un’ampia gamma di temperature e diversi ordini di grandezza in frequenza. Ciò dovrebbe essere sufficiente per affrontare in modo affidabile i meccanismi fisici che stanno dietro al comportamento visco-elastico dei materiali porosi a base di polimeri. Sono in corso sforzi per estendere i dati raccolti a frequenze inferiori ai 100 Hz, fino ai 10 mHz. Le misure del vibrometro laser-Doppler sono già state introdotte come un nuovo approccio che copre la regione di bassa frequenza necessaria per determinare le proprietà di trasmissione del suono nelle pareti delle camere a riflessione di suono.
Parole chiave
Materiali porosi, proprietà elastiche, onde acustiche, vibrometri, vibro-elastico
