Следващия път, когато сте в ресторант или офис или летището, погледнете към тавана. Може да видите облачни кръгли панели или оребрени плочки от пяна или минималистични дървени летви или висящи знамена, които приличат на платната, или просто повсеместните сивкави правоъгълници на всяко средно училище в Америка. Въпреки че могат да бъдат естетически приятни (или не), тези материали всъщност са проектирани да абсорбират звук и да направят стаята по-тиха.
Може да не забележим, но голяма част от нашата среда всъщност е изградена или проектирана да намали шума на съвременния свят. Дебелите завеси помагат да се създаде тишината във фантастичните адвокатски кантори. Тежките дървени входни врати пазят част от уличния шум от къщите.
Сега изследователи от университета в Бостън са създали нов вид материал, който може да блокира звука, като същевременно позволява въздушен поток. Това е това, което е известно като „метаматериал“ - материал, който е проектиран така, че да има свойства, които не се срещат в природата. Малкият спирален шар на пластмаса вътре в пръстеновидния корпус изпраща входящите звукови вълни обратно към техния произход, като по този начин блокира звука, но не и въздуха.
„Въпросът дали можем да заглушим звуковите вълни, докато поддържаме въздушен поток, вдъхновява изследователската общност в продължение на десетилетия“, казва Син Джан, професор в Инженерния колеж на Бостънския университет, който ръководи проекта и е съавтор на доклади за материала това беше публикувано наскоро в списанието Physical Review B.
Разрешаването на въздушен поток е от ключово значение за някои потенциални приложения на материала. Не можете да поставите традиционен заглушаващ материал върху реактивен двигател или дрон и все пак да го оставите да лети. Но новият 3D-отпечатан метаматериал потенциално може да бъде използван за ограничаване на шума от самолети, вентилатори и системи HVAC, без да се намесва в въздушния поток.
Дизайнът на материала във формата на поничка е потенциално "много полезен", казва Катрин Матлак, професор по механична наука и инженерство в Университета на Илинойс в Урбана-Шампан, която изучава акустичните метаматериали, тъй като "повечето звукозаглушаващи материали са твърди и предотвратяване на въздушния поток. "
За да тестват метаматериала в лабораторията, изследователите от университета в Бостън се опитаха да заглушат високоговорител. Те запечатали високоговорителя в единия край на PVC тръба и прикрепили пръстен от метаматериала към другия. Тогава те удрят игра.
Silence.
Поглеждайки в PVC тръбата, те можеха да видят пулсовете на високоговорителя да пулсират. Но те не можеха да чуят нищо. По техните изчисления материалът блокира 94 процента звук.
Това беше като натискане на бутона "заглушаване", казаха изследователите.
Пръстен на метаматериала (BU. Photo by Cydney Scott). Метаматериалът също е евтин за изработка и лек, казва Реза Гафариварадаваг, докторант по машинно инженерство в Бостънския университет.
„Тези функции отварят възможности за нови и вълнуващи приложения“, казва той.
Материалът може да намали шума от MRI машина, понякога оприличавана на чук-чук. Може да се използва като звукова бариера срещу трафика. Може да се използва и на традиционните звукоизолационни материали като акустична плочка или завеси. Външната форма не трябва да бъде пръстен; може да бъде всичко - от шестоъгълник до квадрат, така че клиентите потенциално биха могли да поръчат естетически приятни звукови стени за ресторанти или театри.
По-спокойният свят няма да е просто по-спокоен. Може да бъде и по-здравословно. Има все повече доказателства, че „замърсяването с околната среда от шума“ има отрицателно въздействие върху нашите тела и умове, повишавайки риска от всичко - от сърдечни заболявания до когнитивно увреждане. Миналата година Световната здравна организация публикува насоки в подкрепа на създателите на политики за намаляване на шума в околната среда от източници като автомобили, влакове и вятърни турбини. Прекомерният шум е лош и за нечовешки животни. Текущите изследвания изследват как шумовото замърсяване намалява биоразнообразието.
Джан казва, че метаматериалът е предизвикал интерес от редица организации от различни индустрии, включително производство, енергетика и автопроизводство.
„В момента работим за справяне с жизнеспособността на всяко потенциално приложение и проект“, казва тя. "Надявам се, че ще видим търговско приложение под някаква форма в рамките на следващите няколко години."
