Sljedeći put kad budete u restoranu, uredu ili aerodromu, pogledajte u strop. Mogli biste vidjeti kružne ploče poput oblaka ili pločice s rebrastom pjenom ili minimalističke drvene letvice ili viseće transparente koji izgledaju poput jedara ili samo sveprisutni sivkast pravokutnik svih američkih srednjoškolskih kafeterija. Iako su estetski ugodni (ili ne), ti su materijali zapravo dizajnirani da apsorbiraju zvuk i čine sobu mirnijom.
Možda ne primjećujemo, ali velik dio našeg okoliša je zapravo izgrađen ili dizajniran da smanji buku suvremenog svijeta. Guste zavjese pomažu stvoriti svjetlo u fantastičnim odvjetničkim uredima. Teška drvena ulazna vrata čuvaju dio ulične buke od kuća.
Sada su istraživači sa Sveučilišta u Bostonu stvorili novu vrstu materijala koji može blokirati zvuk omogućujući protok zraka. To je ono što je poznato kao "metamaterijal" - materijal koji je konstruiran da imaju svojstva koja se ne nalaze u prirodi. Sitni spiralni uzorak od plastike unutar školjkastog oklopa šalje dolazne zvučne valove natrag njihovom izvoru, blokirajući tako zvuk, ali ne i zrak.
"Pitanje možemo li utišati zvučne valove uz zadržavanje protoka zraka desetljećima je inspiriralo istraživačku zajednicu", kaže Xin Zhang, profesorica na Tehničkom fakultetu Sveučilišta u Bostonu, koja je vodila projekt i napisala članak o materijalu to je nedavno objavljeno u časopisu Physical Review B.
Dopuštanje protoka zraka ključno je za neke potencijalne uporabe materijala. Ne možete staviti tradicionalni prigušivački materijal na mlazni motor ili bespilotnu letjelicu i dalje dopustiti da leti. No, novi metamaterijal ispisan 3D-om mogao bi se potencijalno upotrijebiti za smanjivanje buke zrakoplova, ventilatora i sustava klimatizacije, bez ometanja protoka zraka.
Dizajn materijala u obliku krofne potencijalno je "vrlo koristan", kaže Kathryn Matlack, profesorica mehaničkih znanosti i inženjerstva na Sveučilištu Illinois u Urbana-Champaignu, koja proučava akustičke metamateriatore, budući da su "većina materijala za prigušivanje zvuka čvrsti i spriječiti protok zraka. "
Da bi testirali metamaterijal u laboratoriju, istraživači sa Sveučilišta u Bostonu pokušali su utišati zvučnik. Oni su zabrtvili zvučnik na jedan kraj PVC cijevi i na drugi pričvrstili prsten od metamaterijala. Tada su pogodili igru.
Tišina.
Gledajući u PVC cijev, mogli su vidjeti kako zvuče subwooferi zvučnika. Ali nisu ništa mogli čuti Materijal je, prema njihovim proračunima, blokirao 94 posto zvuka.
Bilo je to poput pritiska na tipku "nijemi", rekli su istraživači.
Prsten metamaterijala (BU. Fotografija Cydney Scott). Metamaterijal je također jeftin za izradu i lagan je, kaže Reza Ghaffarivardavagh, doktorica studija strojarstva na Sveučilištu u Bostonu.
"Ove značajke otvaraju mogućnosti za nove i uzbudljive aplikacije", kaže on.
Materijal može smanjiti buku MRI stroja, koji se ponekad uspoređuje s čekićem. Mogla bi se koristiti kao zvučna barijera protiv prometa. Može se koristiti i umjesto tradicionalnih zvučno izolacijskih materijala poput akustične pločice ili zavjesa. Vanjski oblik ne mora biti prsten; To može biti bilo šta, od šesterokuta do trga, pa bi klijenti potencijalno mogli naručiti estetski ugodne zvučne zidove za restorane ili kazališta.
Mirniji svijet neće samo biti opuštajući. Moglo bi biti i zdravije. Sve je više dokaza da "zagađenje okolišnom bukom" ima negativne učinke na naša tijela i umove, povećavajući rizik od svega, od srčanih bolesti do oštećenja kognitivnih funkcija. Prošle je godine Svjetska zdravstvena organizacija objavila smjernice kojima se podržava kreatore politike u smanjenju šumova iz okoliša iz izvora poput automobila, vlakova i vjetroagregata. Prekomjerna buka je također loša za neživotinje. U tijeku je istraživanje kako zagađenje bukom smanjuje biološku raznolikost.
Zhang kaže da je metamaterijal pobudio zanimanje mnogih organizacija iz različitih industrija, uključujući proizvodnju, energetiku i proizvodnju automobila.
„Sada radimo na rješavanju održivosti svake potencijalne aplikacije i projekta“, kaže ona. "Nadam se da ćemo u sljedećih nekoliko godina vidjeti komercijalnu aplikaciju u nekom obliku."
