Des ingénieurs américains ont proposé une méthode d'isolation acoustique. Il diffère des panneaux insonorisants habituels. Il s'agit d'un anneau en plastique imprimé en 3D.
Photo de John Baer / CC BY-SAUne nouvelle façon «d'absorber» le son
Les panneaux insonorisants classiques bloquent le chemin des ondes acoustiques et amortissent l'énergie sonore, dont une partie est
convertie en chaleur. En raison de la conception et des matériaux utilisés, ces panneaux ne permettent pratiquement pas le passage de l'air.
Des spécialistes de l'Université de Boston ont
proposé un anneau en plastique «respirant» qui bloque jusqu'à 94% du bruit. Il était appelé «
métamatériau acoustique».
Le principe de fonctionnement du métamatériau est basé sur la
résonance de Fano . Lorsque deux ondes interfèrent, leur énergie est distribuée de manière asymétrique. En conséquence, à un point dans l'espace, la pression acoustique monte à des valeurs maximales, et à un autre point elle diminue à presque zéro.
Des chercheurs de l'Université de Boston ont réussi à obtenir cette distribution des ondes acoustiques en utilisant une forme spéciale de métamatériau - à l'intérieur de l'anneau,
il y a un canal en spirale à travers lequel le son passe. Les ondes acoustiques dans ce canal sont réfléchies par les murs, pénètrent dans la résonance Fano et se taisent.
Les auteurs de la technologie ont développé un prototype de l'appareil, qui a été imprimé sur une imprimante 3D et installé sur un tuyau en chlorure de polyvinyle, à l'autre extrémité duquel se trouvait un haut-parleur. Et bien que l'extrémité du tuyau avec l'anneau soit restée ouverte pendant plus de la moitié, le son qui le traversait est devenu nettement plus silencieux - en action, vous pouvez le voir dans cette
vidéo :
Avantages et inconvénients
L'un des avantages de la technologie est la variété des formes possibles de «silencieux». Selon
les auteurs de l'étude, ils ont pu simuler des buses absorbant le bruit avec une section carrée et hexagonale - ce type de matériau est proposé pour être utilisé comme blocs de construction pour des cloisons insonorisées.
Le deuxième avantage est son faible coût. L'appareil peut être fait de n'importe quel plastique et ne nécessite pas de matériaux spéciaux coûteux. Par exemple, les auteurs de la technologie ont utilisé du
plastique ABS standard et de l'
époxy pour créer des prototypes pour les imprimantes 3D.
Mais l'invention présente un inconvénient évident - la nécessité d'un calcul individuel. Chaque appareil est conçu pour des fréquences et des tailles spécifiques, de sorte que les anneaux universels produits en masse ne fonctionneront pas.
Analogues de l'invention
La direction des métamatériaux acoustiques se développe depuis plusieurs années. Et non seulement des chercheurs de Boston travaillent dans ce domaine. A titre d'analogue, on peut citer l'appareil d'ingénieurs de France - en 2016 ils ont
créé un panneau de 1 cm d'épaisseur qui bloque les basses fréquences. En règle générale, des panneaux jusqu'à 10 cm d'épaisseur
sont nécessaires pour supprimer les basses fréquences.
L'invention française
consiste en une série de petites chambres de
résonateur Helmholtz qui étouffent les sons transmis. Selon les auteurs de la solution, elle peut être utilisée pour l'isolation acoustique des bâtiments et des véhicules - les panneaux prennent peu de place et pèsent un peu, mais bloquent près de 100% des sons.
Un autre métamatériau acoustique
développé à l'Université de Californie du Sud. Il s'agit d'une structure en treillis en plastique avec des particules de fer, créée à l'aide d'une imprimante 3D. Sous l'influence d'un champ magnétique, ces particules se déplacent, ce qui modifie la structure du matériau et ses caractéristiques acoustiques.
Photo Shunichi kouroki / CC BYConclusions
On pense que les développements dans le domaine des métamatériaux acoustiques élargiront la portée possible de l'isolation acoustique. Les chercheurs s'attendent à ce que les innovations dans l'absorption du bruit contribuent à rendre l'écosystème urbain plus confortable: les métamatériaux peuvent être utilisés pour construire
des écrans antibruit le long des principales autoroutes.
Lectures complémentaires - nous avons préparé un mini condensé avec des documents de notre «
Hi-Fi World », consacrés au silence et à la lutte contre les nuisances sonores: