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这项研究的重点是通过设计结合层状颗粒气凝胶和3D打印多孔结构的混合吸声器，同时增强低频和宽带吸声能力。重点是解决与实际应用中包含气凝胶颗粒和管理重量和体积限制相关的挑战，以及开发一种高效的数值建模工具，以便设计具有特定应用吸声性能的混合结构。通过将3D打印孔隙几何形状与颗粒气凝胶相结合，我们能够设计出吸声解决方案，不仅在低频和宽带吸收方面表现出色，而且在不改变厚度或重量的情况下提供可调性。为了促进这种设计，我们提出了一个强大的设计工具PAMCAD，可用于分层结构的逆声学表征和性能预测。该工具经过实验验证，并应用于确认设计概念的有效性，旨在实现低频和高频的全面吸收。此外，值得注意的是，尽管在本研究中使用PAMCAD工具专门用于研究层状气凝胶和3D打印吸收剂，但它可以很容易地适应各种其他层状吸收剂的设计。这包括那些包含各种3D打印设计的，值得注意的是，那些由声学行为显著不同的层组成的设计。这样的层通常很难用其他可用的工具进行准确的建模。此外，通过在适当的方程中加入声波入射角，所提出的工具可以扩展到斜入射情况。这种适应性增强了PAMCAD在创建定制声学解决方案方面的实用性，以满足声学工程中多样化和复杂的设计要求。这些混合吸声器的潜在应用非常广泛，包括飞机和汽车内饰的隔音包装，在这些领域，有效的吸声必须与重量和热性能等因素相平衡。
未来的研究将集中于改进气凝胶颗粒的密封策略，特别是防止较大的IC3120颗粒和较小的IC3100颗粒相互渗透，这可能会影响声学性能。另一个有趣的途径是研究3D打印多孔结构的声学各向异性，以及它们在喷气发动机、供暖、通风和空调(HVAC)系统等应用中作为管道噪声控制局部反应衬里的应用。此外，将研究工具应用于涉及斜声波入射和背景流体流动环境的场景，将获得深刻的结果。虽然PAMCAD工具是一种评估颗粒气凝胶声学性能的强大建模方法，但它并没有揭示小颗粒气凝胶行为的潜在物理特性。虽然现有的研究已经开始揭示颗粒材料在不同条件下性能背后的物理原理[68-70]，但需要进一步研究颗粒气凝胶的频率耗散机制。这也可以增强我们对颗粒材料结构阻尼机制的理解[71-73]。此外，探索由石墨烯[74]和纳米纤维素[75]等替代基材制成的颗粒气凝胶的声学特性，并将其与本文研究的基于二氧化硅的颗粒气凝胶进行比较，为未来的工作提供了一个有趣的方向。
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