用再生聚氨酯树脂粘结的橡胶-大麻木屑复合材料的声学与热绝缘性能

把垃圾变成安静、保温的墙面

废旧汽车轮胎和大麻加工残余通常成为难以处理的废弃物。本研究提出一个简单但意义重大的问题：是否可以将两者结合成一种材料，使建筑更安静、保温性能更好，同时降低环境影响？研究人员将来自报废轮胎的橡胶颗粒与大麻木屑和再生聚氨酯树脂混合，制成既能吸声又能降低热损失的轻质面板。

为什么噪声和热损失很重要

来自交通、邻居或机械的噪声不仅令人烦躁；它会影响睡眠、增加压力，甚至对长期健康造成影响。与此同时，建筑通过隔热不良的墙体散失热量，推高能源账单并增加温室气体排放。传统绝热材料（如矿棉或泡沫）效果良好，但常依赖于高能耗生产和不可再生资源。橡胶—大麻面板的想法是提出一种更环保的替代方案：利用本应被丢弃的材料，同时兼顾吸声与合理的热绝缘性能。

从废胎与大麻茎到致密面板

研究团队从两种工业副产物入手。橡胶来自寿命终止的轮胎，磨成小的黑色颗粒；大麻木屑是从大麻植物剥离纤维后剩下的木质部分。将它们按不同比例混合，并用再生聚氨酯树脂粘结。通过改变橡胶颗粒大小（从细至粗）、大麻木屑含量以及面板厚度（1至5厘米），研究者制备了18种不同面板并切割成试样进行实验室测量。

观察内部结构并测试声学特性

为了解材料行为，科学家在扫描电子显微镜下观察微小碎片。图像显示粗糙、破裂的橡胶颗粒和高度多孔、纤维状的大麻木屑，二者都包含许多气隙，空气可以在其中流动并耗散声能。他们还测量了材料的气流通过性、密度与孔隙率、在宽频带上的吸声能力以及热传导性能。在专用声学测量管中的声学测试表明，较厚的面板将最佳吸声频段向较低、更实用的频率移动，在约1千赫时可吸收高达约97%的入射声能——与商用吸声材料相当。

对声学与热学影响最大的因素

尽管大麻木屑改变了若干内部特性——将体积密度降低约四分之一并将孔隙率提高超过10%——但它对总体吸声性的影响有限。统计分析表明，面板厚度和橡胶颗粒的细度对噪声控制的影响远大于大麻含量。最佳声学表现（在中频范围内平均吸声系数高）来自一块50毫米厚、橡胶颗粒最细且大麻含量中等的面板。关于热流，情况略有不同。采用中等粒径橡胶颗粒且大麻含量较高的面板测得最低的热导率，约为0.07 W/m·K——处于某些基于木材和松散填充绝热产品的范围内，但不及顶级矿棉或泡沫材料的最低值。

轻质再循环面板助力更环保的建筑

总体而言，研究表明由回收轮胎橡胶和大麻木屑制成的面板可以将良好的吸声能力与可观的热绝缘性能结合，同时比纯橡胶面板更轻。加入大麻能减轻重量并在不牺牲声学性能的前提下适度提升绝热能力，尤其是在合理选择面板厚度和橡胶颗粒大小时。对普通读者来说，结论很直接：嘈杂、耗能的建筑有一天可以用由两种目前造成环境问题的废料制成的材料来降噪和保温。这类橡胶—大麻复合面板是朝向更安静、更温暖、更环保墙体迈出的有希望的一步。

引用: Astrauskas, T., Balčiūnas, G., Bradulienė, J. et al. Acoustic and thermal insulation properties of rubberhemp shive composite bonded with regenerated polyurethane resin. Sci Rep 16, 4851 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35411-x

关键词: 再生建筑材料, 吸声板, 热绝缘, 废弃轮胎橡胶, 大麻木屑复合材料