Neste gang du er på en restaurant eller på et kontor eller på flyplassen, må du slå opp i taket. Det kan hende du ser skylignende sirkulære paneler, eller ribber i skumfliser eller minimalistiske trelister eller hengende bannere som ser ut som seil, eller bare de allestedsnærværende gråaktige rektanglene til hver videregående skolekafeteria i Amerika. Selv om de kan være estetisk tiltalende (eller ikke), er disse materialene faktisk designet for å absorbere lyd og gjøre rommet roligere.
Vi legger kanskje ikke merke til det, men mye av miljøet vårt er faktisk bygget eller designet for å redusere støyen i den moderne verden. Tykke gardiner er med på å skape hysj i fancy advokatkontorer. Tunge inngangsdører i tre holder noe av gatestøyen fra husene.
Nå har forskere fra Boston University laget en ny type materiale som kan blokkere lyd samtidig som det muliggjør luftstrøm. Det er det som er kjent som et "metamateriale" - et materiale som er konstruert for å ha egenskaper som ikke finnes i naturen. Det lille spiralformede mønsteret av plast inne i det ringformede skallet sender innkommende lydbølger tilbake til opprinnelsen, og hindrer derved lyd, men ikke luft.
"Spørsmålet om vi kan stille lydbølger mens vi opprettholder luftstrømmen har inspirert forskersamfunnet i flere tiår, " sier Xin Zhang, professor ved Boston University's College of Engineering, som var medledende prosjektet og medforfatter av en artikkel om materialet som nylig ble publisert i tidsskriftet Physical Review B.
Å tillate luftstrøm er nøkkelen til noen potensielle bruksområder for materialet. Du kan ikke legge et tradisjonelt lyddempende materiale på en jetmotor eller en drone og fremdeles la det fly. Men det nye 3D-trykte metamaterialet kan potensielt brukes til å begrense støy fra fly, vifter og VVS-systemer uten å forstyrre luftstrømmen.
Den smultringformede utformingen av materialet er potensielt "veldig nyttig", sier Kathryn Matlack, professor i mekanisk vitenskap og ingeniørvitenskap ved University of Illinois i Urbana-Champaign, som studerer akustiske metamaterialer, siden "de fleste lyddempende materialer er solide og forhindre luftstrøm. "
For å teste metamaterialet i laboratoriet forsøkte forskerne på Boston University å stille en høyttaler. De forseglet høyttaleren til den ene enden av et PVC-rør og festet en ring av metamaterialet til den andre. Så slo de lek.
Stillhet.
Når de så inn i PVC-røret, kunne de se høyttalerens subwoofere dunkende. Men de kunne ikke høre noe. Materialet, etter deres beregninger, blokkerte 94 prosent av lyden.
Det var som å trykke på "mute" -knappen, sa forskerne.
En ring av metamaterialet (BU. Foto av Cydney Scott). Metamaterialet er også billig å lage og lett, sier Reza Ghaffarivardavagh, doktorgradsstudent i maskinteknikk ved Boston University.
"Disse funksjonene åpner muligheter for nye og spennende applikasjoner, " sier han.
Materialet kan redusere støyen fra en MR-maskin, noen ganger sammenlignet med en jackhammer. Det kan brukes som en lydbarriere mot trafikk. Det kan også brukes i stedet for tradisjonelle lydisolasjonsmaterialer som akustisk fliser eller gardiner. Den ytre formen trenger ikke være en ring; det kan være alt fra en sekskant til et torg, slik at klienter potensielt kan bestille estetisk behagelige tilpassede lydvegger til restauranter eller teatre.
En roligere verden vil ikke bare være mer avslappende. Det kan også være sunnere. Det er økende bevis på at “miljøstøyforurensning” har negative effekter på kroppene og sinnene våre, noe som øker risikoen for alt fra hjertesykdom til kognitiv svikt. I fjor ga Verdens helseorganisasjon retningslinjer for å støtte beslutningstakere i å redusere miljøstøy fra kilder som biler, tog og vindmøller. For stor støy er også dårlig for ikke-menneskelige dyr. Pågående forskning undersøker hvordan støyforurensning reduserer biologisk mangfold.
Zhang sier at metamaterialet har skapt interesse fra en rekke organisasjoner i forskjellige bransjer, inkludert produksjon, energi og bilproduksjon.
"Vi jobber nå med å adressere levedyktigheten til hver potensiell applikasjon og prosjekt, " sier hun. "Jeg håper at vi får se en kommersiell applikasjon i en eller annen form i løpet av de neste årene."
