В мае прошлого года специалисты Лаборатории военно-морских исследований США в Вашингтоне обнаружили, что комбинация упругой реакции и материалов с градиентом может быть использована для создания чрезвычайно эффективных акустических метаматериалов, сообщает научный журнал Physics Today.

Что такое акустические метаматериалы? Это инновационные материалы, которые могут эффективно блокировать звук, используя только свою геометрию. Вопрос в том, могут ли они делать это, не нарушая воздушный поток?

Photo by Cydney Scott.Boston University №1

реклама

 

Исследователи Бостонского университета, Синь Чжан, профессор Инженерного колледжа, и Реза Гаффаривардаваг, аспирант кафедры машиностроения, представили работу, демонстрирующую акустический метаматериал, который может эффективно блокировать звуки, сохраняя при этом воздушный поток. "Современные звукоизоляционные барьеры - это буквально толстые плотные стены", - сказал Гаффаривардаваг. Ученые решили, что должен существовать более эффективный способ глушения шума, и приступили к его разработке.

Такой новый метод был бы особенно полезен в ситуациях, когда невозможно использовать толстые и плотные стены, например, в зоне выпускного отверстия реактивного двигателя. Загородить реактивный двигатель не представляется возможным, поэтому экипаж, который его обслуживает, надевает наушники, чтобы защитить свой слух от мощного рева. Но что если бы существовал способ обеспечить воздушный поток реактивного двигателя, блокируя при этом звук? Чжан и Гаффаривардаваг изобрели акустический метаматериал, который как раз может это сделать.

Инженеры Бостонского университета создали синтетические, заглушающие звук структуры - акустические метаматериалы, которые могут блокировать 94% звуков. Реза Гаффаривардаваг (ENG) (в центре) держит две открытые кольцеобразные конструкции над ушами, а Стефан Андерсон (MED) (слева), Синь Чжан (ENG) (в центре) и Джейкоб Николайчик (ENG) (справа) производят шумовые эффекты. Photo by Cydney Scott

 С помощью 3D-печати они создали пластиковую структуру и испытали ее с помощью мощного громкоговорителя. Испытание прошло успешно: громкоговоритель создавал чрезвычайно высокий уровень шума, но при этом практически ничего не было слышно! Шумоподавляющий акустический метаматериал действительно работал.

Команда Чжана сообщила, что была в восторге от успеха своего испытания. "Мы уже несколько месяцев наблюдали подобные результаты при компьютерном моделировании - но одно дело увидеть смоделированные уровни звукового давления на компьютере, а другое - ощутить их воздействие на себе", - сказал Джейкоб Николайчик, соавтор исследования и бывший студент-исследователь лаборатории Чжана.

По словам Гаффаривардавага и Чжана, математически спроектированный и напечатанный на 3D-принтере акустический метаматериал имеет такую форму, что отправляет входящие звуки обратно туда, откуда они пришли. Внутри внешнего кольца спиралевидный профиль создает помехи для звуков, блокируя их передачу через  центральную часть, сохраняя при этом возможность прохождения воздуха. 

Дальнейшие исследования команды показали, что они могут блокировать 94 процента шума абсолютно от любого источника. Новая разработка имеет множество применений - от самолетов до беспилотных летательных аппаратов и строительного оборудования.