Ионизация гасит звук

И. Иванов

Большинство современных излучателей звука оборудовано колеблющимися мембранами. Если мембранами активно управлять, то они смогут не только излучать, но и поглощать звук. Проблема в том, что упругие и инертные свойства мембраны, которая тяжелее воздуха, сильно ограничивают диапазон частот ее применения, особенно высоких.

Лучший способ снизить влияние характеристик мембраны на возбуждаемый в воздухе звук — это сделать ее из воздуха. Поэтому другой, давно известный способ генерировать звук заключается в ионизации воздуха. С помощью параллельных проводников с током можно создавать переменное электрическое поле, которое будет частично ионизировать воздух. Его ионы будут двигаться вдоль магнитных силовых линий и своим давлением на нейтральные молекулы вызывать звуковые колебания в окружающем пространстве. Такой ионный динамик, как и любой другой, может не только генерировать звук, но и поглощать его. Для этого надо управлять им так, чтобы преобразовать энергию звуковых колебаний его плазмы в электромагнитную.

Недавно ученые под руководством Станислава Сергеева (Stanislav Sergeev), постдока акустической лаборатории Федерального технологического института в Лозанне, экспериментально показали, как тонкий слой плазмы ионизированного воздуха может эффективно абсорбировать звук. Физики построили плазменный передатчик-поглотитель. Сначала они ионизируют тонкий слой воздуха между электродами и создают слой плазмы, параметры которого легко менять с помощью электрических полей. Как и ожидалось, скорость управления ими, а значит, и звуковыми полями, значительно выше, чем скорость управления механической мембраной.

Эксперимент показал, что такое устройство может работать отличным поглотителем звука с практически нулевым отражением. Уже слой прозрачной плазмы в 1,7 см способен поглотить весь внешний шум, в то время как толщина звукопоглощающей стены в таком случае должна быть не менее 4 м. В опытах удалось достичь и перестраиваемого отражения звука на частотах от нескольких Гц до кГц. Плазменный поглотитель компактен, его толщина в тысячи раз меньшие длины звуковой волны. Известно, что пористые материалы и резонансные структуры неэффективны на частотах ниже килогерца, когда длины волн становятся сравнимы с их размерами. Плазму же можно гибко перенастраивать для работы и на этих частотах. Более того, в отличие от пассивных подавителей с ограниченными частотами поглощения, она может устранять широкополосный шум.

Сейчас лаборатория сотрудничает с компанией Sonexos SA, которая производит оборудование широкого применения для шумоподавления. Большой частотный диапазон и компактность пригодятся для самых различных целей. К примеру, представьте себе зал с множеством людей, разделенный прозрачными перегородками, в котором человек не услышит никого, кроме соседей. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Разные разности
Споры против полиуретана
Ученые создали биоразлагаемый материал с помощью почвенных штаммов бактерии Bacillus subtilis, способных разрушать термополиуретан. Решение очень простое — подмешать бактерии к полимерам. Причем не сами бактерии, а их споры, которые остаютс...
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...