Совы подсказали новый материал для шумоподавления

Новый материал поглощает до 58% звуковых волн и при этом остается легким и прочным, повторяя микроструктуру перьев и кожи совы.

Аэрогель имитирует акустические свойства совы в полете, одновременно подавляет звуки как двигателя, так и тормозной системы

Источник: Unsplash

Китайские ученые разработали уникальный двухслойный аэрогель, вдохновившись естественной звукоизоляцией полета совы. Новый легкий и прочный материал имитирует микроструктуру перьев и кожи этой птицы, эффективно снижая шумовое загрязнение.

Разработка может использоваться в автомобилях и на производстве для подавления как дорожного, так и промышленного шума. Результаты опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Шумовое загрязнение — это не только раздражающий фон, но и реальная угроза здоровью. Постоянный громкий шум может привести к снижению слуха и повысить риск сердечно-сосудистых заболеваний и диабета 2-го типа. Когда устранить источник шума невозможно, на помощь приходят звукоизоляционные материалы. Однако традиционные шумопоглотители работают лишь в узком диапазоне: одни гасят высокочастотные звуки, такие как визг тормозов, другие — низкие частоты, например, гул двигателей. Чтобы перекрыть весь спектр, приходится комбинировать разные материалы, увеличивая вес и объем конструкции.

Новый звукоизоляционный материал (пушистый белый диск, изображение справа), имитирующий структуру кожи и перьев совы, снизил гул двигателя автомобиля в большей степени, чем традиционный звукоизоляционный материал из войлочного волокна (пушистый белый диск, изображение слева)

Источник: Eurekalert.org

Инженеры из Тяньцзиня решили подойти к задаче иначе и вдохновились биомиметикой — точным воспроизведением природных решений. В природе одно из самых эффективных устройств подавления шума — у совы. Она летает практически бесшумно, благодаря особой структуре перьев и пористой коже. Ученые воссоздали аналогичную структуру, применив метод эмульсионно-шаблонной заморозки-реконструкции. Они заморозили капли гексана в мягкой основе, а затем удалили их, получив ячеистый слой, напоминающий кожу совы. Второй слой сформировали из кремниевых нановолокон, создающих волокнистую структуру, подобную перьям. Так получился двухслойный пористый аэрогель, нижний слой которого гасит низкочастотный шум, а верхний — высокочастотный.

В испытаниях материал поглощал 58% звуковых волн, а уровень шума от двигателя снизился с 87,5 до 78,6 дБ — это лучше, чем у многих современных шумоизоляционных решений. Кроме того, аэрогель выдерживает до 100 циклов сжатия с деформацией не более 5%, оставаясь стабильным и долговечным.

Ранее Наука Mail рассказывала о том, что исследователи создали материал, который управляет звуком, как природа.