علوم و فناوری نساجی و پوشاک

علوم و فناوری نساجی و پوشاک

بررسی نقش چارچوب‌های فلز-آلی در بهبود عملکرد آکوستیکی منسوجات و فوم‌های سبک: مطالعه‌ای بر ویژگی‌ها، مکانیسم‌ها و کاربردها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 پژوهشکده مواد و فناوری‌های پیشرفته در نساجی (ATMT)، دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر(پلی‌تکنیک تهران)، ایران، صندوق
2 تکنولوژی نساجی، مهندسی نساجی، دانشگاه یزد، یزد، ایران
3 دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه یزد، یزد، ایران، صندوق پستی 741-89195
10.22034/jtst.2026.581106.1545
چکیده
در دهه‌های اخیر، آلودگی صوتی به یکی از مهم‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی و سلامت عمومی در محیط‌های شهری، صنعتی و سامانه‌های حمل‌ونقل تبدیل شده است و توسعه جاذب‌های صوتی سبک، نازک و چندعملکردی را به یک ضرورت تبدیل کرده است. منسوجات، فوم‌های متخلخل و آئروژل‌های لیفی به دلیل وزن کم، انعطاف‌پذیری و قابلیت یکپارچه‌سازی در سازه‌های مختلف، از مهم‌ترین بسترهای کنترل نویز محسوب می‌شوند؛ با این حال، عملکرد آن‌ها در ضخامت‌های محدود و به‌ویژه در فرکانس‌های پایین با محدودیت‌هایی همراه است. در سال‌های اخیر، چارچوب‌های فلز-آلی به دلیل سطح ویژه بسیار بالا، تخلخل قابل تنظیم، چگالی کم و قابلیت مهندسی شیمی سطح، به عنوان یکی از امیدبخش‌ترین مواد برای ارتقای عملکرد آکوستیکی این سامانه‌ها مطرح شده‌اند. در این مقاله، نقش چارچوب‌های فلز-آلی در بهبود خواص آکوستیکی فوم‌های پلیمری، منسوجات و آئروژل‌های لیفی به‌صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اثر نوع چارچوب فلز-آلی، معماری تخلخل، نوع بستر و روش اتصال بر عملکرد جذب صوت مقایسه شده است. نتایج مطالعات مرورشده نشان می‌دهد که ساختارهای مبتنی بر ZIF، UiO، MIL، HKUST-1 و FeBTC از طریق ایجاد سامانه‌های سلسله‌مراتبی ماکرو-مزو-میکرو، افزایش تورتوزیته، تنظیم مقاومت جریان هوا، تقویت اتلاف لزجی-حرارتی، ایجاد رزونانس‌های موضعی و بهبود تطبیق امپدانس، می‌توانند عملکرد جذب صوت را به طور قابل توجهی افزایش دهند. در این میان، آئروژل‌های حاوی چارچوب‌های فلز-آلی به دلیل تخلخل چندمقیاسه و نسبت عملکرد به وزن بالا، بیشترین ظرفیت را برای جذب پهن‌باند صوت نشان می‌دهند، در حالی که منسوجات و فوم‌های اصلاح‌شده مزایای مهمی از نظر انعطاف‌پذیری، دوام و قابلیت کاربرد صنعتی ارائه می‌کنند. این مرور همچنین نشان می‌دهد که اگرچه چارچوب‌های فلز-آلی می‌توانند جذب صوت را در فرکانس‌های میانی و بالا به طور چشمگیری بهبود دهند، جذب مؤثر فرکانس‌های پایین همچنان یکی از چالش‌های اصلی این حوزه است و توسعه ساختارهای گرادیانی، سامانه‌های چندلایه و فراموادهای آکوستیکی مبتنی بر چارچوب‌های فلز-آلی می‌تواند مسیر مناسبی برای رفع این محدودیت باشد. علاوه بر این، چالش‌هایی نظیر پایداری مکانیکی و رطوبتی، چسبندگی به بستر، هزینه سنتز، مقیاس‌پذیری تولید و نبود استانداردهای یکنواخت ارزیابی آکوستیکی مورد بحث قرار گرفته است. در نهایت، توسعه ساختارهای هیبریدی چندمقیاسه، منسوجات هوشمند چندعملکردی، روش‌های سنتز سبز و بهره‌گیری از طراحی داده‌محور و یادگیری ماشین به عنوان مهم‌ترین مسیرهای آینده این حوزه معرفی می‌شوند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

The role of metal-organic frameworks in improving the acoustic performance of textiles and lightweight foams: A study on properties, mechanisms, and applications

نویسندگان English

Milad Atighi 1
Mohammad Davoudabadi Farahani 2
mahdi Hasanzadeh 3
1 Advanced Fibrous Materials Laboratory (AFM-LAB), Institute for Advanced Textile Materials and Technologies (ATMT), Textile Engineering Department, Amirkabir University of Technology, 159163-4311, Tehran, Iran.
2 Department of Textile Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
3 Department of Textile Engineering, Yazd University, Yazd 89195-741, Iran.
چکیده English

In recent decades, noise pollution has emerged as one of the most significant environmental and public health challenges in urban, industrial, and transportation environments, creating an urgent demand for lightweight, thin, and multifunctional sound-absorbing materials. Textiles, porous foams, and fibrous aerogels have attracted considerable attention as promising noise-control platforms due to their low weight, flexibility, and ease of integration into various structures. However, their acoustic performance is often limited, particularly at low frequencies and under thickness constraints. In this context, metal–organic frameworks (MOFs), characterized by exceptionally high specific surface area, tunable porosity, low density, and tailorable surface chemistry, have emerged as highly promising candidates for enhancing the acoustic properties of these materials. This review provides a comprehensive and analytical assessment of the role of MOFs in improving the acoustic performance of polymeric foams, textiles, and fibrous aerogels. The influence of MOF type, pore architecture, substrate characteristics, and fabrication/attachment methods on sound absorption behavior is comparatively discussed. The reviewed studies demonstrate that MOF families such as ZIF, UiO, MIL, HKUST-1, and FeBTC can significantly enhance acoustic performance through the formation of hierarchical macro–meso–micro porous structures, increased tortuosity, optimized airflow resistivity, enhanced viscous–thermal dissipation, localized resonances, and improved acoustic impedance matching. Among the investigated substrates, MOF-based aerogels exhibit the greatest potential for broadband sound absorption due to their multiscale porous networks and outstanding performance-to-weight ratio, whereas MOF-modified textiles and foams offer important advantages in terms of flexibility, durability, and industrial applicability.The review further reveals that although MOFs can substantially improve sound absorption at medium and high frequencies, efficient low-frequency sound attenuation remains a major challenge. The development of gradient architectures, multilayer systems, and MOF-based acoustic metamaterials is therefore highlighted as a promising strategy for overcoming this limitation. In addition, key challenges including mechanical and moisture stability, adhesion to substrates, synthesis cost, scalability of production, and the lack of standardized acoustic evaluation protocols are critically discussed. Finally, future research directions are outlined, emphasizing multiscale hybrid architectures, multifunctional smart acoustic textiles, green synthesis routes, and the integration of data-driven design and machine learning approaches for the development of next-generation acoustic materials.

کلیدواژه‌ها English

Metal-Organic Frameworks (MOFs)
Sound Absorption
Polymer Foams
Airflow Resistance

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 28 خرداد 1405

  • تاریخ دریافت 20 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 23 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 28 خرداد 1405