Исследователи разработали ткань толщиной с человеческий волос, которая создаёт легкий, компактный и эффективный механизм для снижения передачи шума в больших помещениях.
Чтобы решить проблему повсеместно окружающего нас шума, исследователи из Массачусетского технологического института и других организаций разработали звукопоглощающую ткань из шелка. Ткань, чуть толще человеческого волоса, содержит специальные волокна, которые вибрируют под воздействием напряжения. Эти вибрации используются для подавления звука двумя способами.
Ткань может подавлять звук, генерируя звуковые волны, которые мешают нежелательному шуму и подавляют его (как показано на рисунке C), или удерживая ее на месте для подавления вибраций, которые являются ключевыми для передачи звука (как показано на рисунке D).
Первый способ — ткань генерирует звуковые волны, которые мешают нежелательному шуму и подавляют его, аналогично работе наушников с шумоподавлением. Этот метод эффективен в небольших пространствах.
Второй способ — ткань остается неподвижной, подавляя вибрации, ответственные за передачу звука. Этот метод позволяет снизить шум в больших пространствах, таких как комнаты или автомобили.
Исследователи использовали обычные материалы, такие как шелк, холст и муслин, для создания этих тканей. Например, их можно использовать для перегородок в открытых рабочих пространствах или в виде тонких стен, препятствующих проникновению звука.
«Шум создать гораздо легче, чем тишину. Чтобы избежать шума, мы обычно строим толстые стены. Работа Грейс обеспечивает новый механизм создания тихих пространств с помощью тонкого листа ткани», — говорит профессор Йоэль Финк.
Этот проект — результат междисциплинарного сотрудничества, включающего аспирантов и профессоров из различных университетов и лабораторий. Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Advanced Materials.
Звукопоглощающий шелк также является результатом предыдущих исследований по созданию тканевых микрофонов. В новом исследовании ученые разработали тканевый громкоговоритель, который можно использовать для подавления звуковых волн. Подача электрического сигнала на пьезоэлектрическое волокно заставляет его вибрировать, создавая звук. Исследователи продемонстрировали это, сыграв «Воздух» Баха, используя лист шелка толщиной 130 микрометров, закрепленный на круглой раме.
Чтобы обеспечить прямое подавление звука, исследователи используют громкоговоритель из шелковой ткани, излучающий звуковые волны, которые мешают нежелательным звуковым волнам. Они контролируют вибрации пьезоэлектрического волокна так, что звуковые волны, излучаемые тканью, противоположны нежелательным звуковым волнам, ударяющим о ткань, что может нейтрализовать шум.
Когда они протестировали шелковую ткань в режиме прямого подавления, исследователи обнаружили, что она может значительно снизить громкость звуков до 65 децибел (примерно так же, как громкий человеческий разговор). В режиме подавления вибрации ткань может снизить передачу звука до 75 процентов.
В дальнейшем исследователи планируют улучшать технологию для подавления звуков разных частот и улучшения архитектуры ткани.
