Ученые из Бристольского университета, Великобритания предложили создать звукопоглощающие обои, которые будут в 10 раз тоньше материалов, уже имеющихся на рынке. Исследователи вдохновились крыльями пушистых мотыльков. Работа опубликована в журнале The Royal Society.
In noise control applications, a perfect metasurface absorber would have the desirable traits of not only mitigating unwanted sound, but also being much thinner than the wavelengths of interest. Such deep-subwavelength performance is difficult to achieve ...
// royalsocietypublishing.org
Еще в 2018 году ученые обнаружили, что крылья пушистых мотыльков поглощают до 85% звука. Эту особенность назвали «акустическим камуфляжем», она помогает бабочкам скрываться от естественных врагов — летучих мышей. Летучие мыши используют при охоте эхолокацию. Они излучают звуковые волны, а уши улавливают эхо, возникающее при отражении от предмета. Это позволяет животным определить размер, местоположение и форму объекта.
Марк Холдериад, профессор сенсорной биологии Бристольского университета и соавтора нового исследования, отмечает, что мотыльки — глухие существа, поэтому акустические особенности крыльев помогают им выживать. Чтобы выяснить, как работают чешуйки на крыльях, ученым потребовалось шесть лет.
Холдериад отмечает, что суть в тонкой пыли, которая оседает на крыльях. Под микроскопом она выглядит как набор крошечных перекрывающих друг друга чешуек — чем-то похоже на черепицу. Когда звук удаляется об эти чешуйки, они начинают вибрировать. Эта вибрация извлекает энергию звука и преобразовывает ее в механическую, которая затухает и превращается в тепло — процесс известен как резонансное поглощение.
По словам Холдериада, чтобы традиционные звукопоглощающие материалы работали, их толщина должна составлять одну десятую длины волны. Для звуков с большой длиной волны, например, шум самолета или разговоры в заполненном ресторане, нужны толстые и пористые материалы. Однако резонансные поглотители могут иметь толщину, равную одной сотой длины волны.
Новый материал может стать звукопоглощающими обоями, подходящими как для офисов, так и для самолетов. Холдериад отмечает, что резонансные поглотители намного эффективнее современных пористых материалов. Его команда работает над несколькими прототипами из метаматериала. Это искусственные материал из множества клеток. В данном случае используются чешуйки, имитирующие работу крыльев мотылька.