Gibt es Materialien, von denen bekannt ist, dass sie schallisolierend, aber wärmeleitend sind?

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Gibt es Materialien, die bekanntermaßen sowohl schallisolierend als auch wärmeleitend sind?

Die Kosten sind kein übergeordnetes Anliegen, sondern kosten vorzugsweise "angemessene Beträge" und viel weniger als die nationalen Verteidigungsausgaben.


Dies ist ein Gedankenexperiment, über das ich mir Gedanken über die Idee eines Computergehäuses mache, das Wärme leitet und gleichzeitig den gesamten Klang im Inneren isoliert oder dämpft.

Es gibt mehrere Lücken in der Idee, wenn sie finanziell angemessen sind, Luftstrom usw. zulassen, aber um diese Frage eng zu halten, möchte ich all diese Bedenken für das Gedankenexperiment einfach verwerfen.

Ich erkenne, dass es nicht einfach ist, eine Art von Energie zu leiten, während man sich gegen eine andere isoliert. Das am nächsten kommende Material ist Wasser, aber das ist nicht ganz genau, weil es kinetische Energie (dh Hydraulik) leitet. Es wird besser als eine Art Tiefpassfilter beschrieben.

Wenn mir also keine Materialien in den Sinn kommen, würde ich gerne etwas hören, das Geräusche sehr effektiv filtern und gleichzeitig Wärme leiten könnte.

Ich möchte das Qualifikationsmerkmal setzen, dass das Material ein Feststoff ist, aber ich würde mich wirklich für jedes Material mit diesen Eigenschaften interessieren, nur weil ich glaube (vielleicht zu Unrecht?), Dass es wahrscheinlich eine sehr kleine Anzahl von ihnen gibt. Denken Sie auch hier nicht an das von mir erwähnte Zielkonzept für ein Computergehäuse. Dies ist nur ein Schritt in Richtung dieses Gedankenexperiments (was wahrscheinlich nicht sinnvoll ist, da sonst Produkte auf dem Markt sind, die dies bieten).

Jimmy Hoffa
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Die erzwungene Konvektionskühlung hängt nicht vom Material des Gehäuses ab.
Nick Alexeev
Wasser ist ein ausgezeichneter "Schallleiter". Die Dämpfung ist bei den meisten Frequenzen und Temperaturen um mehr als eine Größenordnung geringer als in Luft ( Referenz ).
Chris Mueller
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Denkanstöße - Massivholz leitet Geräusche viel besser als Luft, doch eine Holztür blockiert Geräusche, wenn sie geschlossen ist. AFAIK Der genaue Mechanismus ist die Reflexion an der Grenze zwischen Luft und Holz und die innere Reflexion innerhalb der Tür. Vielleicht tun Schichten aus zwei Materialien, die beide Wärme leiten, aber sehr unterschiedliche Schallgeschwindigkeiten haben, was Sie wollen?
Peteris

Antworten:

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Ich kann mir ein paar Möglichkeiten überlegen, wie ich das angehen könnte.

Wahrscheinlich ist das erste, was zu betrachten ist, das Design des Gehäuses selbst. Sie bestehen im Allgemeinen aus dünnen, flachen Paneelen, die an einen Rahmen genietet sind. In einer solchen Situation kann die Verwendung einer relativ geringen Menge schalldämpfenden Materials große Vorteile bringen. Dieser Ansatz ist bei Karosserieteilen für Kraftfahrzeuge weit verbreitet und hat den Vorteil, dass ein ziemlich kleiner Streifen die Fähigkeit des Paneels, Schall zu übertragen, erheblich verringern und so einfach wie mit Bitumen imprägnierter Filz sein kann.

Auch relativ dünne Filme oder Beschichtungen können die akustische Reaktion ohne große Wärmedämmung erheblich beeinflussen.

In ähnlicher Weise besteht wahrscheinlich ein großes Potenzial zur Erhöhung der Dämpfung der gesamten Gehäusestruktur, beispielsweise durch Verwendung von Gummidichtungen oder Abstandhaltern an Metall-Metall-Verbindungen.

Allgemeiner ausgedrückt ist es oft nützlich, nicht so sehr an die Schalldämmung als an eine allgemeine Materialeigenschaft zu denken, sondern zu untersuchen, wie die gesamte Struktur auf die Schwingungsfrequenzen reagiert, denen sie ausgesetzt ist, und sie abzustimmen um so zu reagieren, wie Sie es möchten, indem Sie seine Masse, Steifigkeit und Dämpfung so einstellen, dass seine Resonanzfrequenz so weit wie möglich von der Erregerfrequenz entfernt ist.

Insgesamt würde ich empfehlen, das dynamische Verhalten des gesamten Falls zu betrachten und nicht nur ein bestimmtes Material.

Allerdings gibt es ein paar Materialien, die eine Überlegung wert sind. Aluminium und Kupfer (insbesondere in hoher Reinheit) haben eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und sind in ihren mechanischen Eigenschaften ziemlich "feucht", auch Gusseisen hat besonders gute Schwingungsdämpfungseigenschaften sowie eine angemessene Wärmeleitfähigkeit (und ich würde gerne einen Gusseisen-PC sehen) Fall).

Es kann sich auch lohnen, Verbundwerkstoffe in Betracht zu ziehen. Kohlenstofffasern haben das Potenzial für eine gute Wärmeleitfähigkeit, und es kann sich lohnen, mit Aluminium gefüllte Harze zu untersuchen. Diese bieten möglicherweise mehr Flexibilität bei der Anpassung der Gehäusestruktur, um die beste akustische Reaktion zu erzielen.

Ein anderer möglicher Ansatz könnte darin bestehen, ein Gel oder Pulver zwischen zwei Aluminium- oder Kupferplatten einzuschichten. Es hat auch Versuche gegeben, ein Computersystem vollständig in Öl einzutauchen, was sowohl eine akustische Dämpfung als auch eine konvektive Kühlung bewirken würde.

Chris Johns
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Der Gel-zwischen-Metall-Ansatz ist einer, über den ich nachgedacht habe. Was wäre ein zu verwendendes Gelmaterial? Auch Cast Iron kam mir in den Sinn. Ursprünglich hatte ich überlegt, Wasser zwischen zwei Blechen zu verwenden, aber die Gefahr des Auslaufens von Pommes-Frites - alles gibt Anlass zur Beeinträchtigung der Sicherheit eines solchen Ansatzes, Gel dagegen ... Ich weiß nichts über verfügbare Materialien. Ich frage mich, ob das Zeug, das sie in Eissäcken verwenden, ein guter Gedanke wäre. Hmm ..
Jimmy Hoffa
Eine Möglichkeit ist etwa die Wärmeleitpaste, mit der Kühlkörper und Kühler an Prozessoren angeschlossen werden. Es sind verschiedene Typen erhältlich und die Selbstklebebandversion, die zum Zusammenlaminieren von zwei Aluminiumblechen verwendet wird, könnte funktionieren. Eine Alternative könnte sein, eine Paste aus Aluminiumpulver mit einer Art flüssigem Bindemittel herzustellen.
Chris Johns
Die Gel-zwischen-Metall-Idee ist im Handel erhältlich, Ingenieure nennen sie leisen Stahl und sie besteht aus zwei Blechschichten, die mit einer Schicht aus gummiartigem Material dazwischen verbunden sind. Die Idee, ein Stück teergetränkten Filzes auf die Innenseite der Wand zu kleben, ist billiger. Dies geschieht in hochwertigen Küchengeräten wie Geschirrspülern.
Niels Nielsen
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Die ersten Dinge, die mir in den Sinn kommen, sind metallische „Wolle“ (z. B. Stahlwolle / Edelstahl-Scheuerschwämme) oder Kohlenstoffschäume.

  • Metallwolle sorgt für eine minimale Wärmeisolation (Metalllitzen leiten, Luftspalte isolieren, sodass sie sich größtenteils ausgleicht), aber eine große Menge vibrationsdämpfender „schlaffer Masse“.

  • Kohlenstoffschäume / Aerogele / was nicht: Aerogele sind sehr wirksame schalldämpfende Materialien, aber auch ziemlich isolierend. Auf Kohlenstoff basierende Schäume (dh ein organisches Gel / Schaum herstellen und dann in einem Ofen mit reduzierender Atmosphäre aufkohlen) könnten leicht mit einer größeren Porengröße unter Verwendung von Gefriertrocknungsverfahren hergestellt werden, um die Wärmedämmung zu verringern, ohne die akustischen Eigenschaften zu stark zu verringern .

Ein nachträglicher Gedanke: Sie können auch einen Verbundstoff vom Typ Vinyl / Kohlefaser (möglicherweise mit Aluminiumoxid gefüllt, um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern) verwenden, um ein etwas flexibles (wenn auch etwas teures) Panel für die Konstruktion Ihrer Computer-Box zu erstellen. Die Flexibilität des Panels sollte gut geeignet sein, um viele der Vibrationen zu dämpfen und die Energie zu absorbieren (insbesondere, wenn nicht so viel auf Panels trifft oder wenn laute Lüfter / Festplatten an Panels montiert sind).

Robherc KV5ROB
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Stahlwolle ist eine interessante Idee, an die ich nicht gedacht hatte! Das hat den zusätzlichen Vorteil, dass es von Natur aus porös ist, sodass ich eigentlich keine unabhängigen Lüftungsschlitze benötige ... Ich könnte einen Rahmen verwenden und einen versiegelten Stahlwollsack mit vielen dicken Schichten Stahlwolle effektiv um den gesamten Rahmen legen. Dies würde sowohl die Luft filtern als auch keine einzelnen Lüftungsschlitze erfordern, so dass das Geräusch des Lufteinlasses und -auslasses über die gesamte Sache verteilt würde, was das Geräusch wahrscheinlich weiter dämpfen und die Luft kühlen würde. Das ist ein sehr interessanter Gedanke! Vielen Dank!
Jimmy Hoffa
und wenn ich das durchdenke, könnte ich das ganze Ding in ein Aluminiumgehäuse oder ein anderes Gehäuse mit einem 3-Zoll-Pufferraum ringsum legen (einschließlich darunter, damit es in der Mitte schwimmt) und Einlass- / Auslasslöcher haben ( keine Bildschirme), und das Ganze würde sich weiter wie ein Schalldämpfer für den Lufteinlass und
Jimmy Hoffa
Mit diesem Ansatz stoßen Sie auf das Problem der Luftzirkulation durch die "dicken Schichten" aus Stahlwolle. Wenn Sie einen solchen Ansatz in die Praxis umsetzen möchten, müssen Sie in Ihrer "Außenbox" einen separaten Abschnitt für Lufteinlass / -auslass haben und dann entweder Einlass oder Auslass aus der inneren (mit Wollbeuteln versehenen) Box direkt mit der Außenbox kommunizieren. durch den Rest des Innenkastens vor der Gegenströmungsluft geschützt. Sobald sie vom Gegenstrom abgeschottet sind, können Sie diesen jedoch auch mit Wolle zur Schallabsorption und -filtration verdrängen.
Robherc KV5ROB
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Da fast alle Geräusche (abgesehen von den Lautsprechern selbst) von Kühlventilatoren stammen, wird es sehr schwierig sein, den Schall zu blockieren und gleichzeitig den Abluftstrom zuzulassen. Sie benötigen ein anderes, teures Kühlsystem.

Wahrscheinlich ist das nächste Geräusch die Festplatte, die bei guter Wärmeabgabe lokal mit schallabsorbierendem Material abgedeckt werden könnte (oder mit einigem Aufwand auf All-SSD umsteigen).

In der Summe: Sie sind weitaus besser in der Lage, Schallquellen zu eliminieren, als nachträglich zu versuchen, das Problem zu beheben.

Carl Witthoft
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Wie ich aber zu Beginn sagte, ist dies eher ein Gedankenexperiment. Ich finde es interessant, neue Ansätze für gemeinsame Probleme zu finden. Heutiges allgemeines Problem: Computer sind laut. Mir sind die unzähligen typischen Lösungen bekannt, aber diese Frage basiert darauf, das Problem aus folgender Perspektive anzugreifen: Was habe ich noch nie gelesen oder darüber nachgedacht? Die obige Erwähnung von Blechen mit einem Gel dazwischen spricht für einen interessanten Gedanken! Stellen Sie sich vor, Ihr Koffer ist voller Lüfter, aber Ihr Koffer besteht aus 2 gusseisernen Würfeln, die mit einem Gel dazwischen verschachtelt sind?
Jimmy Hoffa
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"Stellen Sie sich vor, Ihr Koffer ist voll mit Fächern, aber Ihr Koffer besteht aus 2 gusseisernen Würfeln, zwischen denen sich Gel befindet?" Solange Sie über geeignete Schalldämpfer für die ein- und ausströmende Luft verfügen, sollte es Ihnen unabhängig von der Wärmeleitfähigkeit des Gels gut gehen. Wenn Sie dagegen den Luftstrom blockieren, wird Ihr Computer wahrscheinlich überhitzen, selbst wenn Ihr Gel nicht aus hitzebeständigem Unobtainium bestand. Computer (zumindest Desktops und normale Laptops) werden durch Luftaustausch und nicht durch Gehäusebedingung gekühlt.
Peter Green
"Stellen Sie sich einen kugelförmigen Fall mit einer gleichmäßigen Verteilung der Fans vor ..."
Carl Witthoft
@PeterGreen Sie glauben also, ein Schalldämpfer könnte ein wertvolles Gut sein? Mir ist klar, dass der Luftstrom eines der größten Probleme ist, aber ich wollte die Fragen zum Umgang damit auf eine separate Frage beschränken, um diese und die nächste Frage eng zu halten.
Jimmy Hoffa
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Wenn das Festplattenlaufwerk durch ein Solid-State-Laufwerk ersetzt und der Kühlkörper für den CPU-Chip vergrößert und externisiert würde, wäre ein leiser Computer möglich, der direkt an die Atmosphäre abkühlt oder auf andere Weise gekühlt werden könnte.

Gegenwärtig ist ein Kühlkörper an einem CPU-Chip angebracht, und all dies ist im Computergehäuse enthalten, sei es ein Laptop oder ein Desktop. Um den Kühlkörper zu kühlen, sind Lüfter im Computergehäuse untergebracht, die einen Luftstrom über den Kühlkörper ermöglichen.

Wenn eine der größeren Platten des Computergehäuses als Wärmesenke fungierte, könnte sie über Wärmeleiter mit dem CPU-Chip verbunden und die vom CPU-Chip erzeugte Wärme abgeführt und an die Atmosphäre abgestrahlt oder auf andere Weise gekühlt werden, wie z Regenjacke. Dadurch werden keine lauten Lüfter benötigt.

Darüber hinaus würde das Ersetzen eines geräuscherzeugenden Festplattenlaufwerks durch ein geräuschloses Solid-State-Laufwerk die andere Hauptquelle für durch Computer erzeugte Geräusche beseitigen.

Fred
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Wäre ein Ansatz wie dieser zwar kein singuläres Material und eine sehr grobe Annäherung an das Konzept, würde er jedoch nicht mehr Wärme als Schall durchlassen?

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John Don Key DeMayo
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Ich denke, das ist mit der Idee verwandt, die ich zuvor hätte realisieren sollen: Genau aus diesem Grund gibt es einen Schalldämpfer. Schon mal ein Auto ohne gehört?
Jimmy Hoffa