ボストン大学の研究者が「音響メタマテリアル」を3Dプリント

出典: 中国3Dプリンティングネットワーク

現在、ボストン大学の機械工学チームは、空気の流れを維持しながら音を遮断する数学的に完璧な仕様の開いたリング状の構造を使用して、騒音を除去できることを実証しています。彼らは、空気は通過させながら、入ってくる音波を最大94%遮断するように特別に設計された新しい装置を開発しました。

音響バッフルと呼ばれる騒音低減用の障害物は、ラッシュアワーの交通騒音を消したり、音楽のシンフォニーをコンサートホールの壁の中に閉じ込めたりするのに役立ちますが、かさばる上に空気の流れにはあまり適していません。「音は空気中の小さな乱れによって発生します」と研究者らは語った。「ですから、私たちの目標は、こうした小さな振動を静めることです。私たちが求める構造が内部が空洞であれば、そこが音の通り道になることを念頭に置く必要があります。」

彼らは、音波の伝播を妨害し、空気ではなく音が開放構造を通して放射されるのを防ぐために、メタマテリアルに必要なサイズと仕様を計算しました。彼らによると、基本的な前提は、メタマテリアルは、入ってきた音をその音が来た場所に戻すような形状にする必要があるということだ。テストケースとして、スピーカーの音を消す構造を作ることにしました。彼らは計算に基づいて、最も効果的にノイズを打ち消す物理的な寸法をシミュレートしました。その後、3D プリントを使用して、プラスチック製のオープンで騒音を低減する構造を作成しました。

数学的に設計された 3D プリント音響メタマテリアルは、入ってきた音を元の場所に戻すことができるような形状になっています。外側のリングの内側では、螺旋状のパターンが音を妨害し、空気の通過能力を維持しながら、音が開いた中心を通過するのをブロックします。
この装置をテストするために、研究者たちはPVCチューブの一端にスピーカーを密封した。一方、開口部にはカスタマイズされた音響メタマテリアルが固定されています。スピーカーはパイプを通して音を吹き出しましたが、その音は人間の耳には聞こえない外から聞こえました。チューブの口の内側の周囲を囲むメタマテリアルは、研究者が手を伸ばして引っ張って開くまで、ミュートボタンのように機能します。突然、研究室のスピーカーから叫び声が聞こえた。メタマテリアルを固定した場合と固定しなかった場合の音量を比較したところ、このデバイスは音を 94 パーセント遮断できることが研究チームによって判明しました。

プロトタイプが非常に効果的であることが証明された今、研究者たちは、音響的に静かなメタマテリアルがどのようにして現実世界を静かにするかについて、大きなアイデアを思いついています。「ドローンは非常にホットな話題で、アマゾンのような企業はドローンを使って商品を配達することに関心を持っていますが、人々はいつもその騒音について不満を言っています。私たちにはその騒音をなくす方法があります。」

この研究は「Physical Review Letters」誌に掲載された。

出典: 中国3Dプリンティングネットワーク

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