Os engenheiros americanos propuseram um método de isolamento de ruído. Difere dos painéis de absorção de som usuais. Este é um anel de plástico impresso em 3D.
Foto de John Baer / CC BY-SAUma nova maneira de "absorver" o som
Os painéis clássicos de absorção de som bloqueiam o caminho das ondas acústicas e reduzem a energia sonora, alguns dos quais são
convertidos em calor. Devido ao design e aos materiais utilizados, esses painéis praticamente não permitem a passagem de ar.
Especialistas da Universidade de Boston
propuseram um anel de plástico que "respira" que bloqueia até 94% do ruído. Ele foi chamado de "
metamaterial acústico".
O princípio de operação do metamaterial é baseado na
ressonância Fano . Quando duas ondas interferem, sua energia é distribuída assimetricamente. Como resultado, em um ponto no espaço, a pressão do som aumenta para valores máximos e em outro ponto diminui para quase zero.
Pesquisadores da Universidade de Boston conseguiram alcançar essa distribuição de ondas acústicas usando uma forma especial de metamaterial - no interior do anel
existe um canal espiral através do qual o som passa. As ondas acústicas nesse canal são refletidas nas paredes, entram na ressonância Fano e ficam em silêncio.
Os autores da tecnologia desenvolveram um protótipo do dispositivo, que foi impresso em uma impressora 3D e instalado em um tubo de cloreto de polivinil, na outra extremidade da qual havia um alto-falante. E embora o fim do tubo com o anel permaneça aberto por mais da metade, o som que passava por ele ficou visivelmente mais silencioso - em ação, você pode ver neste
vídeo :
Vantagens e desvantagens
Uma das vantagens da tecnologia é a variedade de formas possíveis de um "silenciador". Segundo
os autores do estudo, eles foram capazes de simular bocais absorventes de ruído com uma seção quadrada e hexagonal - este tipo de material é proposto para ser usado como blocos de construção para partições à prova de som.
A segunda vantagem é de baixo custo. O dispositivo pode ser feito de qualquer plástico e não requer materiais caros especiais. Por exemplo, os autores da tecnologia usaram
o padrão de
plástico ABS e
epóxi para criar protótipos para impressoras 3D.
Mas a invenção tem uma desvantagem óbvia - a necessidade de cálculo individual. Cada dispositivo foi projetado para frequências e tamanhos específicos, para que os anéis universais produzidos em massa não funcionem.
Análogos da invenção
A direção dos metamateriais acústicos vem se desenvolvendo há vários anos. E não apenas pesquisadores de Boston estão trabalhando nessa área. Como analógico, podemos citar o dispositivo de engenheiros da França - em 2016 eles
criaram um painel de 1 cm de espessura que bloqueia baixas frequências. Normalmente,
são necessários painéis de até 10 cm de espessura para suprimir baixas frequências.
A invenção francesa
consiste em uma série de pequenas câmaras
ressonadoras de Helmholtz que abafam os sons transmitidos. Segundo os autores da solução, ela pode ser usada para isolar ruídos em edifícios e veículos - os painéis ocupam pouco espaço e pesam um pouco, mas bloqueiam quase 100% dos sons.
Outro metamaterial acústico
desenvolvido na Universidade do Sul da Califórnia. É uma estrutura de treliça feita de plástico com partículas de ferro, criada usando uma impressora 3D. Sob a influência de um campo magnético, essas partículas se movem, o que altera a estrutura do material e suas características acústicas.
Foto Shunichi kouroki / CC BYConclusões
Acredita-se que desenvolvimentos no campo de metamateriais acústicos expandam o possível escopo do isolamento acústico. Os pesquisadores esperam inovações na absorção de ruído para ajudar a tornar o ecossistema urbano mais confortável: os metamateriais podem ser usados para construir
telas de ruído nas principais rodovias.
Leitura adicional - preparamos um mini resumo com materiais do nosso "
Hi-Fi World ", que são dedicados ao silêncio e à luta contra a poluição sonora:
- Melhor sono e melhor trabalho - como a música ajuda a combater o ruído . Falamos sobre como a música protege contra ruídos estranhos durante o sono e durante o trabalho. Também coletamos recomendações sobre como ouvir música durante o horário de trabalho sem prejudicar a produtividade e a audição. O artigo será útil para quem trabalha em espaço aberto ou em coworking.