據sciencedaily.com網(wǎng)站3月7日報道，美國波士頓大學(xué)工程學(xué)院教授Xin Zhang和機械工程學(xué)博士生Reza Ghaffarivardavagh在《物理評論B輯》（Physical Review B）雜志發(fā)文介紹了一種可以屏蔽噪音的新型聲學(xué)超材料。該材料經(jīng)過(guò)“完美”的數學(xué)設計，具有環(huán)狀開(kāi)放結構，可在切斷噪聲的同時(shí)保持空氣正常流動(dòng)。Ghaffarivardavagh說(shuō)：“目前使用的聲屏障主要是厚重的隔音壁，雖然它的確對噪音有阻隔作用，但當空氣流通變得不可或缺時(shí)，這種笨重的方案就不適用了。例如，堵住噴氣式發(fā)動(dòng)機的排氣口，雖然噪音消除了，但是飛機只能呆在地面。因此地勤人員只能佩戴厚重的耳塞來(lái)免受噪音之苦。”

　　Ghaffarivardavagh和Zhang通過(guò)數學(xué)計算，找到了解決方案。他們對聲學(xué)超材料的尺寸和規格進(jìn)行了計算，希望能找到一種開(kāi)放式結構，既能干擾聲波傳輸，也不妨礙空氣流通。Zhang等介紹說(shuō)，設計的基本前提是，這種超材料能夠將傳入的聲音送回聲源處。

　　根據計算結果，他們采用3D打印技術(shù)，用塑料制作了一個(gè)開(kāi)放式的降噪結構并進(jìn)行了室內實(shí)驗。Zhang等在PVC管兩端分別固定了揚聲器和聲學(xué)超材料。當他們按下播放鍵，揚聲器竟然“安靜”地啟動(dòng)了。單憑人的聽(tīng)覺(jué)，根本不會(huì )知道揚聲器正在發(fā)出刺耳的高音。論文作者之一、Zhang實(shí)驗室前成員Jacob Nikolajczyk說(shuō)：“雖然我們一直能在電腦模型中看到類(lèi)似結果，但實(shí)際情況還是讓我們大吃一驚。”

　　通過(guò)對比，研究人員發(fā)現聲學(xué)超材料幾乎可以阻隔94%的噪音。隨著(zhù)原型機的有效性被證實(shí)，研究人員對他們設計的隔音材料如何讓現實(shí)世界變得更加安靜有了更多想法。Zhang說(shuō)：“無(wú)人機是一個(gè)非常熱門(mén)的話(huà)題。類(lèi)似亞馬遜這樣的大公司對使用無(wú)人機送貨很感興趣，但客戶(hù)對無(wú)人機帶來(lái)的潛在噪音頗有微詞。”Ghaffarivardavagh解釋說(shuō)：“罪魁禍首是無(wú)人機渦扇的運轉。如果我們能將開(kāi)放的消音結構設置在無(wú)人機渦扇下方，那么就能有效抵消其向地面輻射的噪音。家用空調系統也可由此受益，聲學(xué)超材料既可以使空調系統保持安靜，又能使冷/熱空氣在建筑內部自由流通。”

　　Ghaffarivardavagh和Zhang還指出，聲學(xué)超材料可以對減少交通噪音污染使用的隔音屏障進(jìn)行美學(xué)升級。由于材料可以3D打印成型，隔音材料的形狀可以進(jìn)行定制。例如將其做成立方體或六邊形，進(jìn)而組裝成蜂窩狀結構的透明隔音墻。Zhang說(shuō)：“這樣的墻可以有效控制多種類(lèi)型的噪音。它甚至對核磁共振成像機的噪音也能有很好的控制效果。”

吸音材料