Звукопоглощающий шелк снижает уровень шума на 75%12.05.2024 09:30

В Массачусетском технологическом институте разработали звукопоглощающую шелковую ткань, которую можно использовать для создания тихих пространств, пишет TechXplore. Ткань, едва толще человеческого волоса, содержит специальное волокно, которое вибрирует при приложении к нему напряжения. Исследователи использовали эти вибрации для подавления звука двумя разными способами.

В одном из них вибрирующая ткань генерирует звуковые волны, которые перекрывают нежелательный шум и подавляют его, подобно наушникам с шумоподавлением. Этот метод хорошо работает в небольшом пространстве, например, в ушах, но не в больших помещениях, таких как комнаты или самолеты.

В другом, более удивительном методе, ткань удерживается неподвижной, чтобы подавить вибрации, которые играют ключевую роль в передаче звука. Это препятствует прохождению шума через ткань и снижает его громкость с другой стороны. Этот подход позволяет снизить шум в гораздо больших помещениях, таких как комнаты или автомобили.

Используя обычные материалы, такие как шелк, холст и муслин, исследователи создали шумоподавляющие ткани, которые можно использовать в реальных условиях. Например, из такой ткани можно сделать перегородки в открытых рабочих пространствах или тонкие тканевые стены, препятствующие проникновению звука.

Чтобы создать звукопоглощающий шелк, ученые вшили в ткань одну нить пьезоэлектрического волокна. Пьезоэлектрические материалы производят электрический сигнал при сжатии или изгибе. Когда соседний шум заставляет ткань вибрировать, пьезоэлектрическое волокно преобразует эти вибрации в электрический сигнал, который может улавливать звук. 

Основываясь на этой идее,  исследователи создали тканевый «громкоговоритель», который можно использовать для подавления звуковых волн. Чтобы обеспечить шумоподавление, шелк излучает звуковые волны, которые мешают нежелательным звуковым волнам. Они управляют вибрациями пьезоэлектрического волокна таким образом, чтобы волны, излучаемые тканью, были противоположны по фазе нежелательным звуковым волнам, достигающим ткани. Это нейтрализует шум. Однако этот метод эффективен только на небольшой площади.

Но ученые сделали неожиданное открытие: удержание ткани неподвижной приводит к отражению звука от нее. Таким образом, тонкий слой шелка может отражать звук подобно тому, как зеркало отражает свет. Вибрации ткани можно использовать для подавления звука в больших помещениях, например, в спальне.

Представьте, что ваши соседи за стенкой решили послушать музыку посреди ночи. Вы слышите шум в своей спальне, потому что звуки из их квартиры заставляют вибрировать общую стену, что в свою очередь приводит к образованию звуковых волн на вашей стороне. Чтобы подавить этот шум, исследователи предлагают разместить на вашей стороне стены специальную ткань из шелка. Эта ткань будет контролировать вибрации волокон, заставляя ее оставаться неподвижной. Подобное подавление вибрации препятствует передаче звука через ткань, делая комнату тише.

В режиме прямого подавления звука ткань значительно снижала громкость шума — до 65 децибел (уровень громкой человеческой беседы). В режиме подавления, опосредованного вибрацией, ткань могла уменьшить передачу звука на целых 75%.

Кстати, исследование показало, что долгое ношение наушников с опцией активного подавления шума оказывает неблагоприятное воздействие на мозг. Разбирались, почему.