Boston University prezentuje redukujący hałas pierścień

Boston University prezentuje redukujący hałas pierścień

Nowy metamateriał opracowany przez zespół inżynierów mechaników z Boston University ma unikalne właściwości: potrafi zredukować energię fal akustycznych bez blokowania przepływu powietrza.

Wszechobecne zanieczyszczenie hałasem to we współczesnych czasach powszechny problem. Lotniska, maszyny przemysłowe, ruch uliczny, drony, a nawet urządzenia biurowe i sąsiedzi – w środowisku miejskim od hałasu uciec jest naprawdę trudno. Izolować się od niego – na ten moment – możemy na dwa sposoby: izolując pomieszczenia za pomocą grubych ścian i okładzin wygłuszających oraz izolując własne uszy, przy pomocy nauszników i słuchawek wygłuszających. Wyciszenie pomieszczeń wiąże się naturalnie z ograniczeniem lub całkowitym zablokowaniem przepływu powietrza między jego wnętrzem a otoczeniem. Ponieważ słyszane przez nas dźwięki to nic innego jak drgania (zazwyczaj drgania powietrza), teoretycznie byłoby możliwe wyeliminowanie samych fal akustycznych bez wpływu na sam przepływ gazu – i to właśnie stało się celem badań naukowców z Boston University.

Jak wykazano w przeprowadzonym eksperymencie, wydrukowana w 3D struktura w kształcie pierścienia może znacząco zredukować głośność dźwięków – nawet o 94% – bez wpływu na przepływ powietrza. Koncepcję przetestowano na konstrukcji składającej się z rury PVC i głośnika (zamkniętego w dźwiękoszczelnym pojemniku) na jednym jej końcu oraz założonego na jej drugi koniec metamateriałowego pierścienia, który został wydrukowany na przemysłowej drukarce FFF z ABS i pokryty żywicą epoksydową. Różnica w głośności emitowanego przez głośnik wysokiego dźwięku w pomieszczeniu między konstrukcją z pierścieniem oraz konstrukcją go pozbawioną była wyraźnie zauważalna na wykresie sygnału odbieranego przez mikrofon. Według słów naukowców, pierścień miał wyciszać irytujący dźwięk niemal całkowicie. Redukcja głośności o 94% ma zmniejszać hałas do poziomu niesłyszalnego dla ludzkiego ucha.

Skoro prototyp okazał się działać, pomimo ograniczeń związanych z metodą jego produkcji, należałoby się zastanowić nad zastosowaniami dla metamateriałów akustycznych, które w bliższej lub dalszej przyszłości staną się dostępne do użytku. Potencjalnie takie struktury mogłyby mieć rozmaite rozmiary i kształty. Wśród potencjalnych zastosowań zespół wymienia instalacje HVAC oraz cieszące się coraz większą popularnością drony – czyli obiekty, dla których prawidłowego funkcjonowania przepływ powietrza jest niezbędny – a także rezonanse magnetyczne w szpitalach, w celu odizolowania znajdującego się w środku pacjenta od hałasu pracującego urządzenia. Pojawił się również pomysł stworzenia eliminujących miejski hałas „ścian” tworzonych przez ułożone niczym cegły wyciszające struktury. Potencjalne możliwości użycia metamateriałów akustycznych są – według naukowców – nieograniczone.

Źródło: www.bu.edu

Reza Ghaffarivardavagh, Jacob Nikolajczyk, Stephan Anderson, and Xin Zhang, “Ultra-open acoustic metamaterial silencer based on Fano-like interference”, Phys. Rev. B 99, 024302

KOMENTARZE

Przetwarzamy dane osobowe użytkowników witryny, zobacz szczegóły...

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close