Американські науковці з лабораторії професора Сіня Чжана при Бостонському університеті презентували інноваційний метаматеріал, здатний глушити широкий спектр акустичних шумів у приміщеннях, не перешкоджаючи вільному руху повітря.
Про це розповідає ProIT
Особливості конструкції PGUOM
Розроблений матеріал отримав назву фазово-градієнтний ультра-відкритий метаматеріал (PGUOM). Його унікальна структура складається з окремих або повторюваних суперосередків, а кожен із них містить три елементарні осередки субхвильової довжини. У бічних осередках розташовані суцільні бар’єри, що формують контрольовані фазові зсуви звукових хвиль. Центральний осередок залишається відкритим, що забезпечує безперешкодний потік повітря через матеріал.
Фазові зсуви створюють повний 2π-фазовий градієнт у кожному суперосередку, перетворюючи вхідні звукові хвилі на так звані помилкові поверхневі хвилі — акустичні аналоги електромагнітних плазмонів. Це дозволяє ефективно пригнічувати шум у широкому діапазоні частот, не обмежуючи вентиляцію чи потоки повітря. Така особливість робить PGUOM ідеальним для застосування у відкритих офісах, транспортних вузлах та сучасних вентиляційних системах.
“Він зберігає високу ефективність навіть при зміні висоти тону або гучності шуму, що робить його набагато практичнішим у динамічних умовах, таких як відкриті офіси, вентиляційні системи або транспортні вузли, де джерела звуку непередбачувані та охоплюють широкий діапазон частот. Ранні розробки, засновані на резонансі Фано, створені нашою командою, були подібні до налаштування радіоприймача на блокування однієї станції. PGUOM використовує більш інтелектуальний підхід — він більше схожий на навушники, що шумоподавляють, ефективно пригнічуючи широкий спектр небажаних звуків”, — пояснює Сінь Чжан.
Переваги та перспективи впровадження
Одна з ключових переваг PGUOM — його універсальність. Конструкцію можна адаптувати під різні частотні діапазони та інтенсивність повітряного потоку, залежно від вимог приміщення чи специфіки застосування. На відміну від традиційних структур, центральний осередок у PGUOM збільшений для забезпечення необхідної пропускної здатності повітря, що не знижує ефективності шумозаглушення.
За словами професора Чжана, хронічний вплив надмірного шуму може негативно позначатися на здоров’ї людини, спричиняючи втрату слуху, порушення сну, підвищення стресу, а також серцево-судинні захворювання. Окрім цього, шумове забруднення впливає на тваринний світ, порушуючи поведінкові моделі диких тварин та дестабілізуючи екосистеми.
Команда дослідників уже перейшла від комп’ютерного моделювання до створення реальних прототипів PGUOM. Вчені зосереджені на інтеграції розробки у конкретні продукти та програми, а також на оптимізації виробничих процесів для масштабування технології. Науковці продовжують удосконалювати матеріал, прагнучи підвищити рівень шумозаглушення та розширити робочий частотний діапазон, зберігаючи при цьому мінімальний опір повітряному потоку й компактні розміри.
Результати дослідження оприлюднені у журналі Scientific Reports.
