Esistono materiali noti per l'isolamento acustico ma termicamente conduttivi?


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Esistono materiali noti per l'isolamento acustico e termicamente conduttivi?

Il costo non è una preoccupazione prevalente, ma preferibilmente costa "importi ragionevoli" e molto meno dei livelli di spesa della difesa nazionale.


Questo è un esperimento mentale che sto riflettendo sull'idea di un case del computer che conduce calore isolando o inumidendo tutto il suono all'interno.

Ci sono molti buchi nell'idea quando sono completamente formati per quanto riguarda finanziariamente ragionevole, permettendo il flusso d'aria, ecc., Ma per mantenere questa domanda ristretta voglio eliminare tutte quelle preoccupazioni per l'esperimento mentale.

Riconosco che condurre un tipo di energia mentre isolare contro un altro non è una cosa semplice. Il materiale più vicino che viene in mente è l'acqua, ma non è completamente accurato perché conduce l'energia cinetica (cioè l'idraulica). È meglio descritto come una specie di filtro passa-basso.

Quindi, se nessun materiale mi viene in mente, sarei interessato a sentire qualcosa che potrebbe filtro suono molto efficace mentre conduce il calore pure.

Mi piacerebbe mettere la qualifica che il materiale sia solido, ma sarei interessato davvero a qualsiasi materiale con queste proprietà solo perché credo (forse erroneamente?) Che probabilmente ne esiste un numero molto piccolo. Ancora una volta, non pensare in termini del concetto di obiettivi che ho citato riguardo a un caso di computer, questo è solo un passo verso quell'esperimento di pensiero (che probabilmente non è ragionevole, altrimenti i prodotti sarebbero sul mercato in questo momento che forniscono tale).


Il raffreddamento forzato della convezione non dipenderebbe dal materiale del caso.
Nick Alexeev

L'acqua è un eccellente "conduttore sonico". L'attenuazione è maggiore di un ordine di grandezza rispetto all'aria alla maggior parte delle frequenze e delle temperature ( riferimento ).
Chris Mueller

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Spunti di riflessione: il legno solido trasmette un suono molto meglio dell'aria, eppure una porta di legno blocca quando è chiusa; AFAIK l'esatto meccanismo è la riflessione sul confine tra aria e legno e la riflessione interna all'interno della porta. Forse strati di due materiali che conducono il calore ma hanno una velocità del suono molto diversa faranno quello che vuoi?
Peteris

Risposte:


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Posso pensare ad alcuni possibili modi per affrontare questo.

Probabilmente la prima cosa da guardare è il design del case stesso. Generalmente tendono ad essere costituiti da sottili pannelli piatti rivettati su una cornice. In questo tipo di situazione è possibile trarre molti vantaggi dall'uso di una quantità relativamente piccola di materiale fonoassorbente. Questo approccio è ampiamente utilizzato sui pannelli delle carrozzerie automobilistiche e presenta il vantaggio che una striscia piuttosto piccola può ridurre la capacità del pannello di trasmettere il suono in modo significativo e può essere semplice come il feltro impregnato di bitume.

Anche film o rivestimenti relativamente sottili possono avere un effetto significativo sulla risposta acustica senza fornire molto isolamento termico.

Allo stesso modo probabilmente c'è molto potenziale nell'aumentare lo smorzamento dell'intera struttura del case, ad esempio utilizzando guarnizioni in gomma o distanziatori in giunzioni metallo-metallo.

In termini più generali è spesso utile pensare non tanto in termini di isolamento acustico come una proprietà materiale generale, ma guardando il modo in cui la struttura nel suo insieme risponde alle frequenze di vibrazione a cui è soggetta e "accorda" per rispondere nel modo desiderato regolando la sua massa, rigidità e smorzamento in modo che la sua frequenza di risonanza sia la più lontana possibile dalla frequenza di eccitazione.

Quindi, in generale, consiglierei di considerare il comportamento dinamico del caso nel suo insieme piuttosto che solo un materiale specifico.

Detto questo, ci sono alcuni materiali che vale la pena considerare. L'alluminio e il rame (specialmente ad elevata purezza) hanno un'eccellente conduttività termica e sono abbastanza "fradici" nelle loro proprietà meccaniche, inoltre la ghisa ha caratteristiche di smorzamento delle vibrazioni particolarmente buone e una conduttività termica ragionevole (e mi piacerebbe vedere un PC in ghisa Astuccio).

Potrebbe anche valere la pena considerare i materiali compositi. La fibra di carbonio ha il potenziale per una buona conduttività termica e potrebbe valere la pena di indagare sulle resine riempite di alluminio e queste potrebbero dare un po 'più di flessibilità nel mettere a punto la struttura del case per ottenere la migliore risposta acustica.

Un altro possibile approccio potrebbe essere quello di inserire un gel o una polvere tra due fogli di alluminio o rame. Ci sono anche stati esperimenti per immergere completamente un sistema computerizzato in olio che avrebbe fornito sia lo smorzamento acustico che il raffreddamento convettivo.


L'approccio gel-tra-metallo è quello che avevo riflettuto su .. quale sarebbe stato un materiale gel da usare? Mi è venuto in mente anche Cast Iron. Inizialmente avevo pensato di usare l'acqua tra 2 fogli di metallo, ma il rischio di fuoriuscire-patatine fritte-tutto dà una pausa alla sicurezza di un tale approccio, gel d'altra parte ... Non so nulla sui materiali disponibili. Mi chiedo se le cose che usano nei pacchetti di ghiaccio sarebbero un buon pensiero? Hmm ..
Jimmy Hoffa

Una possibilità è qualcosa come la pasta termica utilizzata per interfacciare i dissipatori di calore e i refrigeratori ai processori. Vi sono vari tipi disponibili e la versione del nastro autoadesivo, se utilizzata per laminare insieme due fogli di alluminio, potrebbe funzionare. Un'alternativa potrebbe essere quella di formare una pasta di polvere di alluminio con una sorta di legante liquido.
Chris Johns

l'idea del gel-tra-metallo è disponibile in commercio, gli ingegneri la chiamano acciaio silenzioso e si compone di due strati di lamiera legati insieme con uno strato di materiale gommoso tra loro. l'idea di incollare un pezzo di feltro imbevuto di catrame all'interno del muro è più economico; questo è fatto in elettrodomestici da cucina di fascia alta come lavastoviglie.
niels nielsen

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Il primo paio di cose che vengono in mente sono le "lane" metalliche (ad esempio "scrub" in acciaio inossidabile / acciaio inossidabile) o le schiume al carbonio.

  • Le lane metalliche forniranno un isolamento termico minimo (conduttori di metallo condotti, intercapedini d'aria isolanti, quindi si bilanciano principalmente), ma una grande quantità di vibrazioni smorza la "massa floscia".

  • Schiume / aerogel di carbonio / cosa no: aerogel sono molto efficaci materiali insonorizzanti, ma sono anche abbastanza isolanti. Le schiume a base di carbonio (ossia producono un gel organico / schiuma, quindi carburano in un forno ad atmosfera riducente) potrebbero essere facilmente realizzate con una dimensione dei pori più ampia usando processi di liofilizzazione per ridurre l'isolamento termico, senza ridurre troppo le proprietà acustiche .

Un ripensamento: potresti anche usare un composito di tipo vinilico / fibra di carbonio (magari riempito di allumina per una maggiore conduttività termica) per creare un pannello un po 'flessibile (anche se un po' caro) per costruire il tuo computer. La flessibilità del pannello dovrebbe funzionare bene per smorzare molte delle vibrazioni e amp; assorbire l'energia (specialmente non "ronzando" quando i pannelli si incontrano, o dove i fan / HDD rumorosi sono montati sui pannelli).


La lana d'acciaio è un'idea interessante a cui non avevo pensato! Questo ha l'ulteriore vantaggio di essere naturalmente poroso, quindi non avrei nemmeno bisogno di prese d'aria indipendenti ... Potrei usare un telaio e realizzare un sacchetto di lana d'acciaio sigillato efficacemente attorno all'intero telaio con molti spessi strati di lana d'acciaio. .. Ciò filtrerebbe l'aria e richiedeva zero prese d'aria individuali, in modo che il suono della presa d'aria e dello scarico si diffondesse su tutta la superficie, il che probabilmente indebolirebbe ulteriormente il suono e raffredderebbe l'aria. Questo è un pensiero molto interessante! Grazie!
Jimmy Hoffa

e se ci penso, potrei prendere quella cosa intera, metterla in un caso di alluminio o di altro tipo con uno spazio tampone di 3 "tutto intorno (incluso al di sotto in modo che fluttui nel centro) e avere fori di aspirazione / scarico ( non schermi) in quello, e quell'intera cosa si comporterebbe ulteriormente come un silenziatore alla presa d'aria e scarico ...
Jimmy Hoffa

Con questo approccio, ti imbatterai nel problema della ricircolazione dell'aria attraverso gli "strati spessi" di lana d'acciaio. Se si desidera rendere pratico un approccio di questo tipo, è necessario disporre di una sezione separata nella "scatola esterna" per l'aspirazione / scarico dell'aria, quindi avere o l'aspirazione o lo scarico dalla scatola interna (sacchi di lana) comunicano diret- tamente alla scatola esterna, protetto dall'aria contraria attraverso il resto della scatola interna. Una volta sigillato lontano dal flusso opposto, tuttavia, si potrebbe confondere il flusso con la lana per l'assorbimento acustico e l'amplificazione; filtrazione pure.
Robherc KV5ROB

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Poiché quasi tutto il suono (a parte gli altoparlanti stessi) ha origine nelle ventole di raffreddamento, sarà davvero difficile bloccare il suono mentre si consente il flusso d'aria di scarico. Avrai bisogno di un sistema di raffreddamento diverso, costoso.

Probabilmente il prossimo più rumoroso è il disco rigido, che se ben riscaldato potrebbe essere coperto localmente con materiale fonoassorbente (o passare a tutti gli SSD con un certo costo).

In breve: è molto meglio eliminare le sorgenti sonore che provare dopo il fatto per migliorare il problema.


come ho detto all'inizio, questo è più di un esperimento mentale. Trovo interessante cercare di pensare attraverso nuovi approcci ai problemi comuni. Il problema comune di oggi: i computer sono rumorosi. Sono ben consapevole della miriade di soluzioni tipiche, ma questa domanda si basa sull'attaccare il problema da una posizione di: cosa non ho letto o pensato prima? La menzione sopra di fogli di metallo con un gel tra di loro parla di un pensiero interessante! Immagina che il tuo caso sia pieno di fan, ma il tuo caso è di 2 cubi di ghisa annidati con gel tra di loro?
Jimmy Hoffa

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"Immagina che il tuo caso sia carico di fan, ma il tuo caso è di 2 cubi di ghisa annidati con gel tra di loro?" poi, finché si hanno i silenziatori appropriati sul flusso d'aria dentro e fuori, si dovrebbe andare bene indipendentemente dalla conducibilità termica del gel. D'altra parte, se blocchi il flusso d'aria, il tuo computer si surriscalderà probabilmente anche se il tuo gel è perfettamente unobtainium termoconduttivo. I computer (almeno desktop e laptop normali) sono raffreddati attraverso lo scambio d'aria, non attraverso la conduttività dei casi.
Peter Green

"Immagina un caso sferico con una distribuzione uniforme di fan ..."
Carl Witthoft

@PeterGreen quindi pensi che un silenziatore potrebbe essere una risorsa preziosa? Mi rendo conto che il flusso d'aria è uno dei maggiori problemi, ma intendevo spingere le domande su come gestirlo in una domanda separata per mantenere anche questo stretto e il prossimo.
Jimmy Hoffa

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Se il disco rigido è stato sostituito con un'unità a stato solido e il dissipatore di calore per il chip della CPU è stato reso più grande ed esternalizzato, sarebbe possibile avere un computer silenzioso che si è raffreddato direttamente nell'atmosfera o potrebbe essere raffreddato con altri mezzi.

Attualmente, un dissipatore di calore è collegato a un chip della CPU e tutto questo è contenuto nel case del computer, sia esso un laptop o un desktop. Per raffreddare le ventole del dissipatore di calore sono collocate nel case del computer per fornire il flusso d'aria sul dissipatore di calore.

Se uno dei pannelli più grandi del case del computer fungeva da dissipatore di calore, poteva essere collegato al chip della CPU tramite conduttori termici e il calore prodotto dal chip della CPU si allontanava e si irradiava nell'atmosfera o si raffreddava con altri mezzi, come un giacca ad acqua. Ciò eliminerebbe la necessità di ventole di raffreddamento rumorose.

Inoltre, la sostituzione del rumore prodotto dall'unità disco rigido con unità a stato solido silenzioso eliminerebbe l'altra fonte principale di rumore prodotto dai computer.


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Anche se non è un materiale singolare, e un'approssimazione molto approssimativa del concetto, un approccio come questo non consentirebbe il passaggio di più calore e suono?

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Penso che questo sia simile all'idea che altri hanno menzionato che avrei dovuto capire prima: un silenziatore esiste proprio per questo motivo. Hai mai sentito un'auto senza uno?
Jimmy Hoffa
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