專利名稱：高分辨度選擇性濾波耳塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的高分辯選擇性濾波耳塞，它為高分子化學(xué)在環(huán)境噪聲控制中的應(yīng)用。
聲音在人類日常工作中，按實(shí)用性可分為有價(jià)聲音和無價(jià)聲音，怎樣減少、克服無價(jià)聲音對(duì)人類生活的干擾，充分利用有價(jià)聲音為人類服務(wù)，一直是人們研究、控制、消除環(huán)境噪聲的課題。目前，在控制和消除噪聲的前沿技術(shù)領(lǐng)域，還沒有達(dá)到徹底消除噪聲的范圍，只在控制消減噪聲方面做了大量的有一定成效的工作。如1、從設(shè)計(jì)上用減振材料加工機(jī)械設(shè)備，減少機(jī)械振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲源；2、設(shè)計(jì)平滑的氣流通道和降低氣流速度，減少因氣體流動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲；3、采取阻尼材料隔振以減少發(fā)出的噪聲；4、安裝消聲器來降低聲波在空氣中的傳播能，以減少噪聲；5、利用吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)來吸收聲能，以減少噪聲；6、開發(fā)研制個(gè)人防護(hù)用品，如耳塞、耳罩、頭盔等，以減少噪聲能。
綜上原有的背景技術(shù)，過去的研究，人們只注重從設(shè)計(jì)上考慮減振，從聲源的傳播上考慮隔聲、消聲，都沒有從根本上消除噪聲，只能減小噪聲，甚至這些技術(shù)的應(yīng)用在局部空間范圍內(nèi)還不夠適應(yīng)。為此，為了有效地消除噪聲，就要求我們尋求一種能精密地選擇性地使用聲音和阻止聲音的方法。
引證反映這些技術(shù)的文件《環(huán)境保護(hù)與治理》茹志剛編著，《環(huán)境學(xué)導(dǎo)論》王翊亭等編，《高分子實(shí)驗(yàn)技術(shù)》復(fù)旦大學(xué)出版社。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種高分辯度選擇性濾波耳塞，在紛繁的聲音氛圍中，有選擇性地使用有價(jià)值的、需要的聲音，而屏蔽和阻止其它不需要的噪聲，達(dá)到消除噪聲的目的。
本發(fā)明概括性實(shí)質(zhì)成果，為高分辯度選擇性濾波耳塞、耳塞的本體系注入不同自由基“探針分子”和催化酶的高分子聚合物--又稱高分子濾波半導(dǎo)體。利用高分子熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律和結(jié)合自由基、催化酶的激發(fā)作用，正如半導(dǎo)體能阻止某一能帶電子的運(yùn)動(dòng)一樣，高分子濾波半導(dǎo)體，可選擇某一頻段的聲波通過，而使其他頻段的波阻止。
本發(fā)明的技術(shù)方案在高分子聚合反應(yīng)中，借助陰離子聚合反應(yīng)無終止的特點(diǎn)，可以有意識(shí)地控制聚合物的主鏈構(gòu)型，分子量及分子量的分布；借助陽離子聚合反應(yīng)，用zeigler-nattla類催化劑具有很強(qiáng)的配位絡(luò)合能力，可以有規(guī)律地控制形成立構(gòu)規(guī)整性的定向聚合物，合成諸如(AB)n高分子聚合物，我們把它們的分子結(jié)構(gòu)看成是由柔性鏈段和剛性鏈段構(gòu)成的，“A”代表柔性的長鏈，“B”代表剛性的短鏈，柔性鏈段使大分子易于旋轉(zhuǎn)，聚合物的軟化點(diǎn)和二級(jí)轉(zhuǎn)變點(diǎn)下降、硬度和機(jī)械強(qiáng)度降低；而剛性鏈段則會(huì)束縛大分子鏈的旋轉(zhuǎn)，聚合物的軟化點(diǎn)和二級(jí)轉(zhuǎn)變點(diǎn)上升，硬度和機(jī)械強(qiáng)度提高。依據(jù)需要，“A”、“B”的比例可控制不等。
根據(jù)縮聚反應(yīng)能方便地在大分子主鏈上引進(jìn)芳雜環(huán)以及O、N、Si、S等雜原子和KNH2、ROM、RM等自由基的性能、在合成(AB)n聚合物時(shí)，同時(shí)注入不同活性的自由基“探針分子”和具有高活性和高定向能力的附體催化酶。該自由基是聚合物的活性中心，在常溫常態(tài)下，聚合物鏈段處于被凍結(jié)狀態(tài)，當(dāng)溫度達(dá)35℃以上時(shí)，自由基“探針分子”與聚合物分子發(fā)生吸附，脫附作用，即在流動(dòng)相與聚合物分子表層進(jìn)行分配，隨著溫度上升，探針分子的分配過程加快，使聚合物鏈段開始運(yùn)動(dòng)，主鏈結(jié)構(gòu)和組成都隨之有豐富的變化。同時(shí)，由于“探針分子”的激發(fā)，附體催化酶起催化作用，導(dǎo)致高分子內(nèi)部形成納米微孔。選擇不同的催化酶，該納米微孔形成的結(jié)構(gòu)、維數(shù)、取向和大小都不同，正因?yàn)樵摷{米微孔的豐富變化性，以及它的有規(guī)律控制性，決定了它在選擇性濾波技術(shù)上的獨(dú)特應(yīng)用，當(dāng)選擇不同的聚合物本體材料，納米微孔的表面膜的固有頻率與欲選擇通過的聲波的頻率相等時(shí)，即發(fā)生共振，膜表面微分瞬時(shí)破裂，使該聲波通過，而其他頻段的聲波欲通過時(shí)，被納米微孔阻隔而阻止。聚合物鏈結(jié)構(gòu)的隨溫度變化，延緩性，無止變化的特點(diǎn)，給阻止聲波通過，吸收聲能提供了一個(gè)接受母體。
當(dāng)溫度降低，自由基活性迅敏減弱，催化酶失去激發(fā)能，高分子結(jié)構(gòu)逐漸逆向還原成(AB)n原型，自由基和酶不變性，不增減。
由于采用上述技術(shù)方案，合成的高分子聚合物，可選擇某一頻段一定聲強(qiáng)的聲波通過，而使其它頻段任何聲強(qiáng)的聲波阻止。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)及效果本發(fā)明濾波耳塞與普通的耳塞、耳罩、頭盔相比，具有以下有益的效果和優(yōu)點(diǎn)1、它具有很高的分辯度，很好地選擇性讓有有價(jià)聲波通過，其他聲波被阻止，而不是籠統(tǒng)消減。2、可徹底控制消除噪聲對(duì)人類工作、生活、學(xué)習(xí)的影響。3、由于聚合物具有高彈性，使用舒適。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)發(fā)明作詳細(xì)的描述根據(jù)環(huán)境聲音里不同頻段的聲波波幅和選擇通過的某一頻段聲波的頻率，選用適宜的高分子本體材料并注入了特定的自由基“探針分子”和附體催化酶而合成的(AB)n型高分子聚合物，使形成的納米微孔膜的固有頻率近等于所選擇通過的聲波頻率。用銳器切用適量大小的聚合物(彈性固相)，塞進(jìn)耳道，附貼后，由于體溫的作用，當(dāng)聚合物平均溫度達(dá)35℃后，其內(nèi)的活性自由基“探針分子”即受激發(fā)作用，改變(AB)n型段的構(gòu)型和組成，同時(shí)附體催化酶的催化作用，使高分子內(nèi)中形成納米微孔，該納米微孔的交聯(lián)、取向、孔徑及膜頻率有利于對(duì)某一頻段的聲波通過，而其他聲頻的聲波被阻止，當(dāng)不用取出后，隨著周圍環(huán)境溫度降低，高分子鏈轉(zhuǎn)移、旋轉(zhuǎn)，活性自由基的作用、催化酶的作用一切逆向返回，直到溫度低于35℃時(shí)復(fù)原。
舉例選用含活潑氫的化合物，采用低分子量(m＝1000～2000)的兩端羥基結(jié)尾的聚酯，與過量的二異氰酸酯(TDI)或(MDI)等反應(yīng)，生成含游離異氰酸根的預(yù)聚體，然后加入與游離異氰酶根等當(dāng)量的擴(kuò)鏈劑如二元醇、二元胺等反應(yīng)，并同時(shí)注入自由基(RM)和催化酶(甲醇鎂)，生成以聚氨酯為骨架的彈性體材料，已知經(jīng)催化，以該骨架材料形成的納米微孔膜的固有頻率為2000HZ，則以該彈性聚合物制作的耳塞，可選擇通過2000HZ頻率能使耳膜振動(dòng)強(qiáng)度的聲波，而其他頻段的聲波即被阻止，其聲能轉(zhuǎn)化成熱能，被彈性體的鏈結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)、分子量重新分布所吸收而消耗。
權(quán)利要求
1.高分辯度選擇性濾波耳塞、它與現(xiàn)有的普通耳塞、耳罩、彈性慢回耳塞，有可能在外形、使用方法上有相同之處，但該相同之處是人們普遍認(rèn)同和有共識(shí)的必要特征，不是該發(fā)明的關(guān)鍵和實(shí)質(zhì)。該高分辯選擇性濾波耳塞的特征是本體是由高分子聚合物彈性體構(gòu)成，內(nèi)部在合成上注入了自由基活性“探針分子”和附體催化酶，合成時(shí)選用不同的聚合物本體材料、催化酶，所決定形成的不同的納米微孔膜的固有頻率是選擇濾波性的根本，在聲音的氛圍中，具有選擇濾波性。它不同于普通耳塞純屬消減所有聲音通過，只是某一效率下的降低噪聲，該濾波半導(dǎo)體耳塞的聚合物本體材料，可有效的選擇通過某一窄小區(qū)域的頻率聲波通過，而其他范圍的聲波被有效阻止消除。導(dǎo)通波的頻率決定于納米微孔膜的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和尺寸。
2.聲波半導(dǎo)體材料和制作技術(shù)；利用相關(guān)技術(shù)合成和制作各種頻率聲波濾波半導(dǎo)體的技術(shù)；利用相關(guān)技術(shù)合成和制作全絕緣耳塞；以及聲波半導(dǎo)體用于廣泛的噪聲控制領(lǐng)域(如工、民建筑，室內(nèi)裝飾……等)和聲音的提純領(lǐng)域。
全文摘要
該高分辨度選擇性濾波耳塞的發(fā)明,是高分子化學(xué)的激發(fā)催化作用原理,在環(huán)境噪聲控制領(lǐng)域中的應(yīng)用技術(shù)。在氛繁的聲音環(huán)境中選用特定,適宜的頻段耳塞配帶時(shí),由于體溫能對(duì)耳塞的激發(fā)作用,該耳塞便能有效地選擇通過某一頻率的有價(jià)聲波,而其他頻率強(qiáng)度的無價(jià)聲波被全面地阻止,從而達(dá)到徹底消除噪聲的干擾和影響。
文檔編號(hào)G10K11/00GK1267052SQ9812326
公開日2000年9月20日 申請(qǐng)日期1998年11月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月29日
發(fā)明者王恒華 申請(qǐng)人:王恒華