Seuraavan kerran kun olet ravintolassa, toimistossa tai lentokentällä, katso kattoon. Saatat nähdä pilvien kaltaisia pyöreitä paneeleja tai reunustettuja vaahtolevyjä tai minimalistisia puisia säleitä tai ripustettavia bannereita, jotka näyttävät purjeilta, tai vain jokaisen Amerikan lukiokahvilan yleisiä harmahtavia suorakaiteen muotoja. Vaikka nämä materiaalit saattavat olla esteettisesti miellyttäviä (tai eivät), ne on todella suunniteltu absorboimaan ääntä ja tekemään huoneesta hiljaisempi.
Emme ehkä huomaa, mutta suuri osa ympäristöstämme on itse asiassa rakennettu tai suunniteltu vähentämään nykymaailman melua. Paksut verhot auttavat luomaan vilkkaan lakitoimiston. Raskaat puiset etuovet pitävät osan talojen katumelusta.
Nyt Bostonin yliopiston tutkijat ovat luoneet uudenlaista materiaalia, joka voi estää äänen ja antaa samalla ilmavirtauksen. Se on niin kutsuttu "metamateriaali" - materiaali, joka on suunniteltu ominaisuuksiksi, joita ei löydy luonnosta. Rengasmaisen vaipan sisällä oleva pieni muovinen kierrekuvio lähettää tulevat ääniaallot takaisin alkuperäänen, estäen siten äänen, mutta ei ilman.
"Kysymys siitä, voimmeko hiljentää ääniaallot säilyttäen samalla ilmavirran, on inspiroinut tutkimusyhteisöä vuosikymmenien ajan", sanoo Bostonin yliopiston teknillisen korkeakoulun professori Xin Zhang, joka on johtanut hanketta ja kirjoittanut yhdessä paperia koskevan materiaalin. joka julkaistiin äskettäin Physical Review B -lehdessä.
Ilmavirran salliminen on avain joihinkin materiaalin mahdollisiin käyttötarkoituksiin. Et voi laittaa perinteistä äänenvaimennusmateriaalia suihkumoottoriin tai drooniin ja antaa silti sen lentää. Uutta 3D-painettua metamateriaalia voidaan kuitenkin käyttää vähentämään lentokoneiden, tuulettimien ja LVI-järjestelmien aiheuttamaa melua häiritsemättä ilman virtausta.
Materiaalin munkkimainen muotoilu on potentiaalisesti "erittäin hyödyllinen", sanoo Kathryn Matlack, Urbana-Champaignin Illinoisin yliopiston mekaanisen tieteen ja tekniikan professori, joka tutkii akustisia metamateriaaleja, koska "useimmat ääntä vaimentavat materiaalit ovat kiinteitä ja estä ilmavirta. "
Testaamaan metamateriaalia laboratoriossa Bostonin yliopiston tutkijat yrittivät vaientaa kaiuttimen. He sulkivat kaiuttimen PVC-putken toiseen päähän ja kiinnittivät metamateriaalin renkaan toiseen. Sitten he osuivat pelaamaan.
Hiljaisuus.
Kun he katsoivat PVC-putkea, he näkivät kaiuttimen subwooferit henkii. Mutta he eivät kuulleet mitään. Materiaali esti laskelmiensa mukaan 94 prosenttia äänestä.
Se oli kuin mykistyspainikkeen painaminen, tutkijat sanoivat.
Metamateriaalin rengas (BU. Kuva: Cydney Scott). Metamateriaali on myös halpaa valmistaa ja kevyt, kertoo Bostonin yliopiston konetekniikan jatko-opiskelija Reza Ghaffarivardavagh.
"Nämä ominaisuudet avaavat mahdollisuuksia uusille ja jännittäville sovelluksille", hän sanoo.
Materiaali voisi vähentää MRI-koneen melua, joskus verrattavissa jackhammeriin. Sitä voidaan käyttää äänen esteinä liikennettä vastaan. Sitä voidaan käyttää myös perinteisten äänieristysmateriaalien, kuten akustisten laattojen tai verhojen, sijasta. Ulomman muodon ei tarvitse olla rengas; se voi olla mitä tahansa kuusikulmion ja neliön välillä, joten asiakkaat voivat tilata esteettisesti miellyttäviä mukautettuja ääniseiniä ravintoloille tai teattereille.
Hiljaisempi maailma ei ole vain rentouttavampi. Se voi olla myös terveellisempi. On yhä enemmän todisteita siitä, että ”ympäristön melupäästöillä” on kielteisiä vaikutuksia kehomme ja mieleemme, mikä lisää kaiken riskiä sydänsairauksista kognitiivisiin heikkouksiin. Maailman terveysjärjestö julkaisi viime vuonna ohjeet tukeakseen päätöksentekijöitä vähentämään autojen, junien ja tuulivoimaloiden aiheuttamaa ympäristömelua. Liiallinen melu on haittaa myös muille kuin ihmisille. Meneillään olevassa tutkimuksessa selvitetään, kuinka melusaasteet vähentävät biologista monimuotoisuutta.
Zhang sanoo, että metamateriaali on herättänyt mielenkiintoa useilta organisaatioilta eri toimialoilta, mukaan lukien valmistus, energia ja autoteollisuus.
"Pyrimme nyt selvittämään kunkin mahdollisen hakemuksen ja projektin kannattavuus", hän sanoo. "Toivon, että näemme kaupallisen sovelluksen jossain muodossa lähivuosina."
