Ткань изолирует звук

Мы живем в шумном мире. Гул городского транспорта за окном, громкий звук соседского телевизора, постоянные офисные разговоры — все это не способствует физическому и психическому здоровью. От шума не спасают даже толстые стены домов. Но, оказывается, они и не обязательны.

Это доказала группа ученых и инженеров разных университетов США во главе с профессором Массачусетского технологического института Йоэлем Финком (Yoel Fink). Она разработала подавляющую шумы ткань. Шелк, холст или муслин изготовляли с добавкой специальных пьезоэлектрических волокон. Они вырабатывают электрический сигнал при сжатии или изгибе, а также вибрируют под действием электрического тока. Так кусок шелка с пьезоволокном толщиной в два человеческих волоса в круглой раме вполне может служить динамиком. При этом его колебания описываются классическими уравнениями теории упругости для тонкой пластинки.

Акустики использовали управляемые колебания ткани для подавления звука двумя способами. В первом — ткань под действием электрического тока генерирует звуковые волны, которые воздействуют на нежелательный шум и гасят его за счет интерференции. Однако этот метод хорошо работает лишь в малых объемах пространства,

Во втором способе ткань служит фильтром для звука, на пути которого ее и помещают. Подаваемые на ткань электрические сигналы заставляют ее оставаться неподвижной. Ткань ослабляет звук на 75%, отражая его назад, подобно зеркалу. Этот способ позволяет снижать уровень шума в пространствах размером с автомобиль или комнату, а также управлять отражающей способностью ткани с помощью электрических сигналов.

Эксперименты физиков дали возможность выяснить, как механические свойства ткани и размер ее пор влияют на способность генерировать звук. К примеру, шелк с мелкими порами оказался предпочтительнее муслина с такой же структурой. Но при низких частотах шума и муслин может успешно работать.

Группа продолжает оптимизировать параметры ткани и изучает, как изменение числа пьезоэлектрических волокон, направлений их сшивания или приложенных механических напряжений может улучшить акустические характеристики, чтобы блокировать внешние звуки разных частот.

Новые ткани открывают возможности для управления звуком в самых разных областях. Это транспорт, уличная среда, жилища, офисы и пр. Из ткани можно сделать перегородки в открытых рабочих пространствах или тонкие стены, через которые звук просто не пройдет. По словам профессора Финка, ученые находятся только в начале пути. Статья об исследовании доступна на сайте журнала Advanced Materials.