波士頓大學的研究團隊發明新的隔音材料(圖:波士頓大學)

波士頓大學(Boston University)研究團隊創造出一種看似違背邏輯的新材料,這種環狀的中空材料可讓空氣與光通過,但卻能阻擋聲音。實驗發現,這種材料可阻擋 94% 的聲音。

聲學原理

研究人員依靠數學模型設計出這種聲學超材料(acoustic metamaterial),並且以 3D 列印製造。此種材料將特定頻率聲音反射回聲源的方式來達到隔音效果,而不像傳統的隔音材料是以吸收聲波的震動轉為熱能,其獨特之處是可以透光與通風。

研究團隊表示:「放置和移除消音器的差別猶如日與夜,我們幾個月來一直在電腦建模中看到這些結果,但在電腦上看到模擬的分貝量級是一回事,自己聽到差異又是另一回事。」

波士頓大學的研究團隊發明新的隔音材料(圖:波士頓大學)

多重應用

經由實驗證實了有效性之後,研究人員將願景放在各樣應用上。研究人員表示:「我們的結構輕量、開放又美觀,可以製成如磚瓦大小的單位,以便擴大規模堆疊,建造一個可以消除聲音的透氣牆。例如將外型設計成六邊形,那就可以做成開放的蜂巢結構。」

這樣的牆面可用在室內外各種情況,例如交通繁忙的道路邊、室內空調系統的機房、辦公室的個人隔間,甚至是磁共振成像(MRI)這樣的醫療儀器內幫助病患隔絕運作過程中的聲響。當然,也有移動性的應用,例如無人機。

研究人員補充:「無人機是一個熱門的話題,例如亞馬遜(Amazon)有興趣使用無人機運送貨物,但人們對潛在的噪音汙染不滿。如果可以在無人機的風扇下方放置我們的消音結構,我們將可以抵消向地面發射的聲音。」

雖然這種材料需要根據使用環境來量身訂製,但我們應該可以期待更寧靜的未來。

 

參考資料:

  1. Ghaffarivardavagh, R., Nikolajczyk, J., Anderson, S., & Zhang, X. (2019). Ultra-open acoustic metamaterial silencer based on Fano-like interference. Physical Review B,99(2). doi:10.1103/physrevb.99.024302
  2. McAlpine, K. J. (2019, February 26). BU Engineers Develop New Acoustic Metamaterial and Noise Cancellation Device. Retrieved March 23, 2019.
  3. Houser, K. (2019, March 14). Scientists create material that blocks sound, but not air or light. Retrieved March 23, 2019.
  4. Wilson, M. (2019, March 11). Scientists have discovered a shape that blocks all sound–even your co-workers. Retrieved March 23, 2019.
  5. Mcalpine, K. J.(2019, March 7). Researchers develop ‘acoustic metamaterial’ that cancels sound. Retrieved March 28, 2019.
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