ジョン・ベア / CC BY-SAによる写真
音を「吸収」する新しい方法
古典的な吸音パネルは音波の経路を遮断し、音エネルギーを減衰させます。その一部は熱に変換されます。 使用されているデザインと材料により、このようなパネルは実際に空気を通過させません。
ボストン大学の専門家は、ノイズの最大94％をブロックする 「呼吸」プラスチックリングを提案しています。 彼は「音響メタマテリアル 」と呼ばれていました。
メタマテリアルの動作原理は、 ファノ共鳴に基づいています。 2つの波が干渉すると、そのエネルギーは非対称に分布します。 その結果、空間のある点で音圧が最大値まで上昇し、別の点でほぼゼロまで低下します。
ボストン大学の研究者は、特殊な形のメタマテリアルを使用してこの音響波の分布を達成することに成功しました。リングの内側には、音が通過するらせんチャネルがあります。 このチャネル内の音波は壁から反射され、Fano共鳴に入り、静かになります。
この技術の作成者は、3Dプリンターで印刷され、ポリ塩化ビニルのパイプに取り付けられたデバイスのプロトタイプを開発し、その反対側にスピーカーが設置されました。 そして、リングの付いたパイプの端は半分以上開いたままですが、通過する音は著しく静かになりました-実際にこのビデオで見ることができます：
長所と短所
この技術の利点の1つは、「サイレンサー」のさまざまな形態です。 研究の著者によると 、彼らは正方形と六角形の断面を持つノイズ吸収ノズルをシミュレートすることができました-彼らは防音パーティションのビルディングブロックとしてこのタイプの材料を使用することを提案します。
2番目の利点は低コストです。 デバイスは任意のプラスチックで作成でき、特別な高価な材料を必要としません。 たとえば、この技術の著者は、 ABSプラスチック標準とエポキシを使用して、3Dプリンターのプロトタイプを作成しました。
しかし、本発明には明らかな欠点があります-個別の計算が必要です。 各デバイスは特定の周波数とサイズに合わせて設計されているため、ユニバーサルリングを大量に作成することはできません。
本発明の類似体
音響メタマテリアルの方向性は数年間発展しています。 そして、ボストンの研究者だけがこの分野で働いているわけではありません。 アナログとして、フランスのエンジニアのデバイスを持ち込むことができます-2016年に、彼らは低周波をブロックする厚さ1 cmのパネルを作成しました 。 通常、低周波を抑制するには 、最大10 cmの厚さのパネルが必要です 。
フランスの発明は 、伝達された音をかき消す小さなヘルムホルツ共鳴室の列で構成されています。 このソリューションの作成者によると、建物や車両の遮音に使用できます。パネルはほとんどスペースをとらず、重量もありますが、ほぼ100％の音を遮断します。
南カリフォルニア大学で開発された別の音響メタマテリアル。 これは、鉄粒子を含むプラスチックで作られた格子構造で、3Dプリンターを使用して作成されます。 磁場の影響下で、これらの粒子が移動し、材料の構造とその音響特性が変化します。
写真黒木俊一 / CC BY
結論
音響メタマテリアルの分野での開発により、遮音の応用分野が拡大すると考えられています。 研究者は、ノイズ吸収の分野における革新が都市の生態系をより快適にするのを助けると期待しています。メタマテリアルを使用して、主要な高速道路に沿ってノイズスクリーンを構築できます。
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