心理テスト

空気を通しても94%音を遮る「音響メタマテリアル」が開発される

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Point
■リング状の穴が開いていながら、空気を通しても音を通さない音響メタマテリアルが開発される
■数学的に設計され、入ってきた音をそのまま入ってきた方向へと反射することで遮音率94%を達成
■ドローンの騒音をかき消したり、空調の空気の流れを妨げずに遮音したりと、アイディア次第で応用範囲は広がる

実用化に期待の持てる技術です。

ボストン大学の研究者シン・チャン教授らは、数学的に完璧なリングを製作、そのリングで空気の流れを保ったまま94%遮音することに成功しました。論文は「Physical Review B」に掲載されています。

Ultra-open acoustic metamaterial silencer based on Fano-like interference
https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.99.024302

現在、遮音に使われるのは分厚い壁であることが多いです。飛行機の騒音は凄まじいですが、それを消すためにエンジンを分厚い壁で覆うことはできません。飛行場の作業員は、耳栓をすることで聴力を守るしかない現状です。

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設計から音響実験まで。気になる遮蔽率は…

研究者達らは、音響メタマテリアルの性質を解明するために数学を用い、機能的なデザインにするべく設計を行いました。メタマテリアルが備えておくべき空間特性や仕様を計算し、空気の流れはそのままに、空いた口から放たれる音だけを妨害するよう、伝達される音波に干渉するような設計にしたのです。メタマテリアルは入ってきた音を入ってきた方向へと送り返すような形をしている必要があります。

最も効果的に音をかき消す物理的な空間特性のあるモデルを作ってから、3Dプリンターを使ってプラスチック素材で作り上げました。

実験室ではスピーカーの音響面を密封して、ポリ塩化ビニル製のパイプから音が出るようにしました。パイプの先端に音響メタマテリアルをきっちりと詰めてテストを実行。音源のプレイボタンを押しましたが、実験室にいる人は静かだと感じました。もしあなたが実験室にいたとしても、普通の人の聴力ではスピーカーが耳障りな高音を発していることには気づかなかったでしょう。

パイプの口にきれいに納まっているメタマテリアルを研究者が外すまで、まるでミュートボタンが現実世界で押されたかのように静かでした。その遮音率は、なんと94%です。

実用化に向けた様々なアイデア

このプロトタイプがとても効果的であることは証明されました。研究者達は、現実世界をもっと静かにするための音響メタマテリアルの使い方をいくつか紹介しています。

ドローンに使うというのがその一つです。アマゾンは商品の配達にドローンを使うことを計画していますが、人々はその騒音を心配しています。でも、ドローンのローターの下に音響メタマテリアルをつけることで、地上に降り注ぐ騒音を防ぐことができるでしょう。

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空調設備や送風機を音響メタマテリアルの後ろに置くことで、空調を整えつつも家庭やオフィスに静かな空間を作ることもできます。

現在使われている分厚い防音壁をこの音響メタマテリアルに変えることで、見た目も美しく見晴らしも良くなります。

雑音の大きなMRIの遮音にも使えそうです。検査を受ける人をこのメタマテリアルで囲むことで、快適性を保ったまま検査することが可能になるそうです。

音だけを通さない、この音響メタマテリアル。アイディア次第でいくらでも応用できそうです。あなたなら何に使いたいですか?

空気から音を生み出す!レーザー光だけで特定の人に音を伝える新技術

referenced: Phys.Org / written by SENPAI

情報元リンク: ナゾロジー
空気を通しても94%音を遮る「音響メタマテリアル」が開発される

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