Хай-тек "Фазоградиентный сверхоткрытый метаматериал" перфоратору не помеха

Рубрика Николая Гринько на "Вестях ФМ".

Группа инженеров из Бостонского университета представила «фазоградиентный сверхоткрытый метаматериал», способный эффективно препятствовать распространению звуковых волн, но остающийся проницаемым для потоков воздуха. Согласно описанию, он использует фазово-градиентную структуру для преобразования входящего звука в так называемые ложные поверхностные волны, которые затем рассеиваются вдоль поверхности.

Новый материал состоит из множества ячеек, в которых есть твердые барьеры, создающие фазовые сдвиги звуковых волн. Часть ячеек остается открытой, обеспечивая циркуляцию воздуха. Как объясняют авторы, всю конструкцию можно настроить как по частотному диапазону, так и по уровню воздушного потока – в зависимости от области применения. В отличие от предыдущих разработок, в новинке улучшена вентилируемость без ущерба для шумоподавления.

Коллектив редакции нашей программы поясняет. Любой, кто сталкивался с проблемой звукоизоляции, знает, что это – очень сложная задача. Беда в том, что звук распространяется не только через воздух, но и через любые твердые структуры – именно поэтому вы всегда будете слышать соседский перфоратор, даже если плотно заполните ватой всю квартиру. Решения «в лоб» не существует, и инженеры постоянно ищут новые способы избавиться от шума.

Материал, о котором идет речь, представляет собой полимерную пластину толщиной в 3 сантиметра. Она насквозь пронизана огромным количеством крошечных поперечных каналов, на внутренних стенках которых расположены выступы или «ступеньки» в несколько рядов. Звуковая волна, попадающая в такой канал, распадается на множество гармоник, которые глушат друг друга и рассеиваются внутри материала. При этом такая панель способна пропускать воздух, пусть и с небольшими оговорками. Все это вместе дает возможность сконструировать эффективную звукоизоляцию, которая не помешает вентиляции поверхности, на которую она нанесена. А это значит, что под панелью не будет скапливаться влага, что может привести к различным неприятным последствиям.

Эксперименты показали, что громкость шума после прохождения через такую панель снижается в несколько раз. Авторы предлагают делать из метаматериала, например, шумозащитные экраны вокруг автотрасс, которые будут эффективно снижать уровень звука и при этом не мешать движению ветра, и не создавать дополнительных воздушных потоков и турбулентности. В бытовых же условиях материал отлично подойдет для вентиляционных систем – воздух сквозь экран будет проходить, а голоса соседей, доносящиеся через вентиляцию, – нет. Правда, от перфоратора такое решение не поможет. Надеемся, ученые в конце концов найдут решение и этой проблемы. Хотя…