“以前过这条隧道，噪声刺耳。改造后，噪声没了，隧道广播也听得清。”近日，山西省阳泉市市民李先生驾车驶出阳泉南外环一号隧道后告诉科技日报记者。

　　“南外环一号隧道用了我公司研发的多孔陶瓷材料吸声板。吸声板不仅降低了噪声和混响时间，而且提升了隧道内语音清晰度。”山西天合新材料科技有限公司（以下简称“山西天合”）董事长张锁贵说。山西天合历时8年攻关，成功研发出国内首款利用工业废渣制备的多孔陶瓷材料，该材料兼具吸声降噪、吸光、吸波等多重功能。

　　研制“会呼吸的石头”

　　噪声无处不在，在隧道等区域尤为严重，不仅影响健康，还有安全隐患。“传统隧道吸声材料如玻璃棉等纤维材料，易吸潮发霉、粉化脱落。而泡沫铝等金属吸声材料造价高，不适合大规模推广。因此，市场急需一种既耐久又环保的新型吸声材料。”张锁贵说。

　　基于市场需求和阳泉当地煤矸石、粉煤灰及工业废渣丰富的实际，2017年，张锁贵带领团队与景德镇陶瓷大学教授孙国梁及国内建筑陶瓷领域专家合作开展攻关。

　　耐火砖和火山岩的性状为研发提供了启发。“火山岩有天然孔洞，其内部由蜂窝状气孔构成，孔洞相通，能吸声降噪、吸附尘埃。若将这些特性移植到新型建筑材料上，或可解决噪声问题。”张锁贵说。

　　经过数千次试验，团队找到了用工业废渣生产多孔陶瓷材料的工艺。“我们创造性地采用钉板打孔机、造孔剂和发泡剂三种成孔方式，使陶瓷材料具有管状气孔、多点开口球形气孔及闭口球形气孔三种孔结构。这三种结构让材料形成穿孔板吸声结构、微穿孔共振吸声结构和薄板共振吸声结构。”山西天合总经理荆国梁说，这款陶瓷材料内部结构由大、中、小、微四种孔构成，孔孔相通，能有效捕捉和吸收声波，吸声性能良好，达到设计要求。

　　“多孔陶瓷材料就像会呼吸的石头，内部是多级孔洞结构。声波进入材料表面密布的微孔后，在孔道内反复摩擦、碰撞，声能转化为热能耗散。”张锁贵说，材料采用致密陶瓷骨架与柔性阻尼层结合的设计，形成质量—弹簧—质量系统，有效阻断声波穿透。

　　8年间，多孔陶瓷材料完成了实验室试制、小规模中试，解决了工业化生产的关键技术问题，研发了配套生产设备，并形成生产工艺标准和技术规范。山西天合就“一种多功能生态外墙及其制备方法”申请并获得授权国家发明专利2项、实用新型专利1项。

　　从实验室走向场景应用

　　多孔陶瓷材料实际应用效果如何？2024年9月，阳泉南外环一号隧道“多功能生态陶瓷吸声板交通隧道示范工程”项目启动，南外环一号隧道成为该成果首次应用的真实场景。

　　阳泉南外环一号隧道已运行20余年，车流量大，混凝土侧墙与顶棚形成的硬质反射面导致噪声反复叠加，声环境差。

　　“我们在阳泉市科技部门的大力协调帮助下，让成果顺利应用于真实场景。”张锁贵说，“不到一周，我们在145米长的隧道侧墙安装了1450平方米多孔陶瓷材料吸声板，完成了隧道降噪改造。”东南大学出具的声学检测报告显示：这款产品吸声降噪性能优异，平均吸声系数达0.6，即吸收60%以上噪声能量。同时，这款产品防火等级达最高标准A级，完全不燃烧；使用寿命超20年。

　　“改造后，隧道中频混响时间从6秒骤降至1.1秒，接近普通房间声学条件，语音清晰度有质的飞跃。这意味着火灾、事故等紧急情况下，疏散指令能清晰传达。”张锁贵说，“经半年观察，该产品在北方严寒冬季条件下性能未衰退。”

　　张锁贵说：“未来我们将以项目招商、技术授权转移、股权合作的方式推动科研成果进一步转化。”据悉，公司已与济南凤凰黄河大桥南延工程声屏障项目达成意向，预计供货约10万平方米。

（来源：科技日报 作者：赵向南）