行業(yè)資訊
像頭發(fā)絲一樣薄！這種絲綢織物竟能隔絕噪音
我們生活在一個(gè)非常嘈雜的世界，噪音無處不在。為了消除噪音，美國麻省理工學(xué)院和其他科研單位進(jìn)行一項(xiàng)跨學(xué)科合作，開發(fā)了一種可以用來創(chuàng)造安靜空間的隔音絲綢織物。近日，這項(xiàng)研究發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。
織物降噪原理 圖源：麻省理工學(xué)院
這種織物薄如頭發(fā)絲，含有一種特殊的纖維，當(dāng)施加電壓時(shí)，這種纖維就會(huì)振動(dòng)。研究人員利用這些振動(dòng)以兩種不同的方式抑制聲音。
其中一種是，振動(dòng)的織物產(chǎn)生聲波，干擾不需要的噪音并將其消除，類似于降噪耳機(jī)，它在耳朵這樣的小空間里效果很好，但在房間或飛機(jī)等大空間里就不起作用了。
而另一種更令人驚訝的技術(shù)是，將織物保持不動(dòng)以抑制振動(dòng)，而振動(dòng)是聲音傳播的關(guān)鍵。這樣可以防止噪音通過織物傳播，并降低音量。第二種方法可以在房間或汽車等更大的空間中實(shí)現(xiàn)降噪。
論文通訊作者、麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系教授Yoel Fink說：“制造噪音比創(chuàng)造安靜的環(huán)境容易得多。這項(xiàng)工作之所以了不起就在于用一層薄薄的織物創(chuàng)造安靜的空間，這是一種新的機(jī)制。”
這種抑制聲音的絲綢材料建立在該研究小組之前制造織物麥克風(fēng)的基礎(chǔ)上。
在這項(xiàng)研究中，他們將一股壓電纖維縫合到織物中。壓電材料在受到擠壓或彎曲時(shí)會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)。當(dāng)附近的噪音引起織物振動(dòng)時(shí)，壓電纖維將這些振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而捕捉聲音。
顛覆認(rèn)知的是，研究人員創(chuàng)造了一種可以用來抵消聲波的織物揚(yáng)聲器。
為了能夠直接抑制聲音，研究人員使用絲綢織物揚(yáng)聲器發(fā)射聲波，破壞性地干擾不需要的聲波。它們控制壓電纖維的振動(dòng)，使織物發(fā)出的聲波與撞擊織物的不需要的聲波相反，從而抵消噪音。
“如果我們能控制這些振動(dòng)并阻止它們發(fā)生，我們就能阻止噪音的產(chǎn)生。”論文第一作者、麻省理工學(xué)院博士Grace Yang說。
實(shí)驗(yàn)還表明，織物的機(jī)械性能和孔隙的大小都會(huì)影響聲音產(chǎn)生的效率。雖然蠶絲和平紋細(xì)布具有相似的機(jī)械性能，但蠶絲較小的孔徑使其成為更好的織物揚(yáng)聲器。
當(dāng)他們在直接抑制模式下測試絲綢織物時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，它可以顯著降低高達(dá)65分貝的聲音。在振動(dòng)介導(dǎo)的抑制模式下，織物可以減少高達(dá)75%的聲音傳播。
接下來，研究人員希望探索如何使用這種織物來阻擋多個(gè)頻率的聲音。此外，他們還想進(jìn)一步研究織物的結(jié)構(gòu)，看看如何改變壓電纖維的數(shù)量、縫紉的方向或施加的電壓可以提高性能。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202313328
