在聲學(xué)的廣袤星空中,有一位璀璨的巨星熠熠生輝,他就是馬大猷。他的一生充滿了開創(chuàng)性的“第一”,為中國乃至世界的聲學(xué)事業(yè)留下了不可磨滅的印記。他的智慧和努力,特別是在吸聲材料領(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn),不僅解決了重要的聲學(xué)難題,更為聲學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展開辟了新的道路。
一、馬大猷的成長與學(xué)術(shù)背景
馬大猷出生于潮汕,自幼展現(xiàn)出非凡的聰慧和對知識的渴望。在求學(xué)的道路上,他憑借著堅韌不拔的毅力和對科學(xué)的熱愛,在聲學(xué)領(lǐng)域不斷深耕。
他先后在國內(nèi)外知名學(xué)府深造,積累了深厚的聲學(xué)理論基礎(chǔ)。在不斷的學(xué)習(xí)和研究中,馬大猷逐漸形成了自己獨(dú)特的學(xué)術(shù)見解和研究方法。
二、馬大猷在聲學(xué)領(lǐng)域的開創(chuàng)性成就
1、微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的誕生
1965年,我國的“651工程”啟動,發(fā)射人造衛(wèi)星的計劃提上日程。然而,火箭噪聲成為了一個亟待解決的問題。當(dāng)時普遍采用的穿孔板加吸聲材料的降噪方法,在火箭發(fā)射的地下豎井中卻行不通,因為高溫、烈焰、高壓、高濕和腐蝕性氣體會瞬間使吸聲材料化為烏有。
負(fù)責(zé)衛(wèi)星聲環(huán)境實驗的馬大猷在考察甘肅酒泉的發(fā)射基地后,開始深入思考吸聲結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。他意識到,多孔性材料本身就是寬頻帶吸聲材料,穿孔板有時只是發(fā)揮保護(hù)面板的作用,能否使穿孔板本身解決吸聲問題呢?
經(jīng)過反復(fù)推演,馬大猷提出了“微穿孔板”結(jié)構(gòu)的概念:把孔徑減小到絲米級,就可以獲得足夠的聲阻抗,使其成為良好的寬頻帶吸聲結(jié)構(gòu),不需要另加多孔性材料。他判斷在任何板材上打出微孔都能達(dá)到吸聲的目的。
2、微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的實驗與優(yōu)化
馬大猷帶領(lǐng)科研人員進(jìn)行了大量的實驗,試驗了多種板材、多種厚度和多種孔徑的吸聲效果。最終發(fā)現(xiàn),當(dāng)不銹鋼板厚1.5毫米、孔徑1毫米、穿孔率為1% - 2%時,吸聲效果最佳,能夠?qū)崿F(xiàn)“三耐”(耐瞬時高溫、耐潮濕、耐強(qiáng)氣流沖擊)。
他們的研究成果為解決火箭噪聲問題提供了新的思路和方法,微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)也開始投入實際應(yīng)用。并且,換了特殊板材同樣獲得成功。
3、理論發(fā)表與應(yīng)用推廣
1975年,馬大猷將多年成果撰寫成論文《微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的理論和設(shè)計》,發(fā)表在當(dāng)年復(fù)刊的第一期《中國科學(xué)》上。盡管推遲了近10年才得以正式發(fā)表,但微穿孔板理論依然是領(lǐng)先世界的吸聲理論。
馬大猷曾說:“對于國家戰(zhàn)略需求,我們不僅全力以赴提供技術(shù)支撐,還無償提供應(yīng)用樣品。國家戰(zhàn)略需求能夠想到我們,就是對我們最大的厚愛。”
在人民大會堂萬人大禮堂的維修改造中,馬大猷的學(xué)生們基于微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)理論,提出了改建音質(zhì)設(shè)計的方案。實施后,人民大會堂維修改造工程指揮部認(rèn)為萬人大禮堂音質(zhì)有很大改善,語言清晰度大幅提高。
4、在德國議會大廈的成功應(yīng)用
1992年12月,德國興建起一座新的議會大廈,為了充分體現(xiàn)開會的透明度,大廈四周全部采用透明玻璃。然而,在舉行第一次會議時,議長僅說了一句話,擴(kuò)音喇叭就沒了聲響。這座耗資2.7億馬克(約合人民幣13.5億元)的新議會大廈,卻無法解決擴(kuò)聲系統(tǒng)問題,一度成為德國工程界的丑聞。
當(dāng)時恰逢查雪琴等幾位中國學(xué)者在德交流,他們發(fā)現(xiàn)是由于聲音被表面光滑玻璃墻壁不斷反彈,產(chǎn)生了聲聚焦現(xiàn)象,導(dǎo)致擴(kuò)聲系統(tǒng)自動鎖閉。在馬大猷微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)理論指導(dǎo)下,她們經(jīng)過研究和測量,在大廈四周的透明玻璃上打出3萬個孔徑為0.8毫米的微孔,最終解決了議會大廳的聲學(xué)難題。
長期以來,高效吸聲材料的研發(fā)一直是聲學(xué)領(lǐng)域的難題。馬大猷通過深入研究和不斷實驗,成功地解決了這一難題。
他的研究成果不僅在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用,也在國際上引起了轟動,提升了中國聲學(xué)研究在世界的地位。
三、馬大猷的科研成果對現(xiàn)代社會產(chǎn)生的影響
1、改善生活和工作環(huán)境:他的吸聲材料研究成果被廣泛應(yīng)用于工廠、辦公室、學(xué)校等場所,有效降低了噪音,提高了人們的生活和工作質(zhì)量,減少了噪音對身心健康的危害。
2、提升建筑聲學(xué)品質(zhì):在劇院、音樂廳、會議廳等建筑中,馬大猷的聲學(xué)理論和技術(shù)應(yīng)用使得聲音傳播更加清晰、均勻,為觀眾和參與者提供了更好的聽覺體驗。
3、推動音頻技術(shù)發(fā)展:為音響設(shè)備、錄音室等音頻相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供了重要的理論和材料基礎(chǔ),提升了音頻產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。
4、促進(jìn)交通領(lǐng)域降噪:在高鐵、飛機(jī)、汽車等交通工具的設(shè)計和制造中,應(yīng)用其聲學(xué)成果有助于降低內(nèi)部噪音,提高乘客的舒適度。
5、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù):通過降低工業(yè)和交通噪音,減少了噪音污染對環(huán)境的負(fù)面影響,有助于構(gòu)建更加和諧的生態(tài)環(huán)境。
6、培養(yǎng)聲學(xué)人才:他的研究和教學(xué)工作培養(yǎng)了大批聲學(xué)專業(yè)人才,為聲學(xué)領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展注入了活力。
7、提升國家科技實力:在聲學(xué)研究方面取得的成就,增強(qiáng)了我國在國際聲學(xué)領(lǐng)域的地位和影響力,展示了我國在基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)方面的實力。
8、促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新:他的貢獻(xiàn)激發(fā)了聲學(xué)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新,推動了新材料、新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,帶動了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和升級。
四、大猷的精神傳承與未來展望
如今,聲學(xué)所的科研人員們站在馬大猷等前輩的肩膀上,不斷拓展著微穿孔板結(jié)構(gòu)的理論與應(yīng)用邊界。他們將繼續(xù)秉承馬大猷的科學(xué)精神,勇于創(chuàng)新,追求卓越,相信在未來會取得越來越多的原創(chuàng)性突破。
馬大猷的貢獻(xiàn)不僅為聲學(xué)領(lǐng)域帶來了巨大的進(jìn)步,也為解決實際問題提供了有效的解決方案。他的故事激勵著更多的科學(xué)家們?yōu)榱巳祟惖母l矶μ剿骱蛣?chuàng)新。
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