Шумоподавляющие шторы стали реальностью

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) представили звукопоглощающую шёлковую ткань, которая может применяться для создания зон тишины. Она содержит пьезоэлектрический материал, интегрированный в структуру шёлка, который производит при деформации определенный электрический сигнал. Материал реагирует на мельчайшие движения, включая вибрации, создаваемые звуковыми волнами.

Электрические сигналы трансформируются в механические движения, заставляющие шёлк вибрировать и испускать свои звуковые волны. Эти колебания не совпадают с нежелательными звуками, поэтому они их нейтрализуют. Аналогичный принцип используется в шумоподавляющих наушниках.

Чтобы уменьшить уровень шума в больших пространствах, исследователи создали особый механизм, нейтрализующий вибрации. Они растягивали шёлк, который не толще человеческого волоса, так, чтобы волокна оставались неподвижными, отражая звуковые волны обратно к источнику, наподобие того, как свет отражается от зеркала.

"Вместо того чтобы двигаться и передавать входящий звук, ткань остается на месте и превращается в акустически отражающую структуру", — говорят инженеры.

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Advanced Materials, если поддерживать ткань в неподвижном состоянии с помощью определённого механизма управления, то вибрации будут подавлены, и звук не будет распространяться. 

(a) В режиме передачи поступающие звуковые волны вызывают вибрации в ткани.

Эти вибрации передают энергию в воздух в форме звука. (b) Пьезоэлектрическое волокно в ткани вызывает вибрацию ткани, что приводит к излучению звука. (c) Звуковые волны, возникающие в результате прохождения звука через ткань, интерферируют со звуковыми волнами, создаваемыми пьезоэлектрическим волокном, вибрирующим ткань. Эти помехи могут привести к подавлению звука в определенной точке пространства. (d) Пьезоэлектрическое волокно вызывает механические вибрации, которые на поверхности ткани создают разрушительные помехи от поступающих звуковых волн, заглушая поверхность ткани и препятствуя передаче звука через нее. (Фото Yang et al. (2024))

В ходе испытаний своей конструкции исследователи протестировали различные виды тканей и пришли к выводу, что этот выбор играет ключевую роль. Например, несмотря на схожие механические характеристики с шёлком, муслин (разновидность хлопковой ткани) имеет более крупные промежутки между волокнами, что делает его менее эффективным средством подавления звука. 

Новый шёлковый материал может применяться для создания компактных и лёгких перегородок в рабочих зонах, квартирах и поездах. В ходе испытаний максимальный результат, который получили исследователи – подавление звука на 75%.

Авторы изобретения отмечают, что текущая версия этой технологии работает лишь на определённых звуковых частотах.