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为解决工业及建筑环境中噪声污染与热绝缘材料环保性问题，研究人员开展氢氧化钠（NaOH）碱性处理甘蔗渣纤维的声学与热学性能研究。发现 3% NaOH 浓度、8 小时浸泡可提升吸声系数（SAC），但热导率改善有限。该研究为可持续绝缘材料开发提供新方向。
在工业化进程中，噪声污染与传统绝缘材料的环境负担成为全球关注的焦点。机械运转和建筑空间中的声波反射不仅导致听力损伤、心血管疾病等健康问题，还催生了对可持续声学材料的迫切需求。与此同时，以玻璃纤维为代表的传统绝缘材料因释放甲醛等有害物质，其环境友好性日益受到质疑。在此背景下，开发基于农业废弃物的绿色声学和热绝缘材料，成为平衡环保与功能需求的关键突破口。
伊朗沙希德贝赫什提医科大学（Shahid Beheshti University of Medical Sciences）、 Gonabad 医科大学（Gonabad University of Medical Sciences）和赞詹医科大学（Zanjan University of Medical Sciences）的研究团队，针对甘蔗渣纤维这一糖蔗加工副产物展开研究，旨在通过化学改性提升其声学和热学性能，探索其作为可持续建筑材料的潜力。研究成果发表于《Scientific Reports》，为农业废弃物的高值化利用提供了科学依据。
研究采用全因子实验设计，以氢氧化钠（NaOH）浓度（1-4%）和浸泡时间（2-24 小时）为变量，通过阻抗管法（ISO 10534-2 标准）测量吸声系数，利用 Decagon KD2 Pro 热分析仪测定热导率，并结合扫描电子显微镜（SEM）观察纤维微观结构，分析表面孔隙率及气流阻力等参数。
甘蔗渣复合材料声学性能：厚度与 NaOH 浓度的影响
研究发现，材料厚度对吸声性能具有显著影响。随着厚度从 1 cm 增加至 5 cm，吸声系数峰值向低频移动，噪声降低系数（NRC）从 0.21 提升至 0.59，表明增加厚度可有效增强低频吸声能力。NaOH 浓度的优化结果显示，3% 浓度、8 小时浸泡条件下，吸声系数（SAC）在 1000-2000 Hz 频率范围达到峰值，较未处理样品提升显著。其中，4% NaOH 处理虽在高频段表现优异，但浓度超过 4% 会导致纤维结构破坏，影响材料成型。
吸声系数的优化与建模
通过响应面法（RSM）建立的数学模型表明，NaOH 浓度与浸泡时间的交互作用对吸声系数具有统计学意义（p<0.05）。最优条件下（3% NaOH，7.5 小时浸泡），低频、中频、高频的吸声平均指数（SAA）分别提升 94.11%、18.44% 和 35.3%，验证了碱性处理对声学性能的显著改善。
热绝缘性能分析
热导率测试显示，未处理甘蔗渣热导率为 0.095 W/(m2?K)，经 NaOH 处理后波动于 0.091-0.127 W/(m2?K)，均高于有效热绝缘体阈值（0.065 W/(m2?K)），表明其热绝缘能力有限，但仍具备作为辅助绝缘材料的潜力。
表面结构与孔隙率特征
SEM 图像显示，NaOH 处理可去除纤维表面木质素和蜡质，降低纤维直径并增加表面粗糙度，从而提升气流阻力和吸声效率。然而，表面孔隙率与处理参数无显著相关性（P>0.05），表明孔隙结构并非吸声性能提升的主要机制。
研究结论表明，3% NaOH 浓度结合 8 小时浸泡的优化处理，可显著提升甘蔗渣纤维的吸声性能，尤其在中高频段表现突出，使其成为替代传统合成材料的可持续选择。尽管热绝缘性能未达理想标准，但其环保性、低成本及农业废弃物循环利用的特性，在建筑声学面板、汽车隔音等领域具有广阔应用前景。该研究不仅为天然纤维的化学改性提供了新范式，也为全球可持续建筑材料的发展贡献了 “农业废弃物解决方案”，助力降低工业对不可再生资源的依赖，推动循环经济与绿色建筑的协同发展。
