像頭發絲一樣薄！這種絲綢織物竟能隔絕噪音
我們生活在一個非常嘈雜的世界，噪音無處不在。為了消除噪音，美國麻省理工學院和其他科研單位進行一項跨學科合作，開發了一種可以用來創造安靜空間的隔音絲綢織物。近日，這項研究發表在《先進材料》雜志上。
織物降噪原理 圖源：麻省理工學院
這種織物薄如頭發絲，含有一種特殊的纖維，當施加電壓時，這種纖維就會振動。研究人員利用這些振動以兩種不同的方式抑制聲音。
其中一種是，振動的織物產生聲波，干擾不需要的噪音并將其消除，類似于降噪耳機，它在耳朵這樣的小空間里效果很好，但在房間或飛機等大空間里就不起作用了。
而另一種更令人驚訝的技術是，將織物保持不動以抑制振動，而振動是聲音傳播的關鍵。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現降噪。
論文通訊作者、麻省理工學院材料科學與工程系教授Yoel Fink說：“制造噪音比創造安靜的環境容易得多。這項工作之所以了不起就在于用一層薄薄的織物創造安靜的空間，這是一種新的機制。”
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的基礎上。
在這項研究中，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會產生電信號。當附近的噪音引起織物振動時，壓電纖維將這些振動轉化為電信號，從而捕捉聲音。
顛覆認知的是，研究人員創造了一種可以用來抵消聲波的織物揚聲器。
為了能夠直接抑制聲音，研究人員使用絲綢織物揚聲器發射聲波，破壞性地干擾不需要的聲波。它們控制壓電纖維的振動，使織物發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并阻止它們發生，我們就能阻止噪音的產生。”論文第一作者、麻省理工學院博士Grace Yang說。
實驗還表明，織物的機械性能和孔隙的大小都會影響聲音產生的效率。雖然蠶絲和平紋細布具有相似的機械性能，但蠶絲較小的孔徑使其成為更好的織物揚聲器。
當他們在直接抑制模式下測試絲綢織物時，研究人員發現，它可以顯著降低高達65分貝的聲音。在振動介導的抑制模式下，織物可以減少高達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頻率的聲音。此外，他們還想進一步研究織物的結構，看看如何改變壓電纖維的數量、縫紉的方向或施加的電壓可以提高性能。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202313328
