Новий аерогель, натхненний совами, зменшує шум двигуна автомобіля на 58%

24 червня 2025 р. 12:23

24 червня 2025 р. 12:23

Сучасне життя галасливе – від постійного гулу транспорту до реву машин. Але є чого навчитися у наймовчазнішого мисливця природи — сови. Сови — безшумні літуни, оскільки їхнє пір’я та м’яка шкіра природним чином поглинають звук. Ці унікальні пристосування дозволяють їм поглинати як високочастотні, так і низькочастотні шуми польоту, що робить їх експертами природи зі звукоізоляції. Натхненні цим неймовірним природним явищем, дослідники з китайського університету Тяньгун розробили новий двошаровий аерогель.

Цікаво, що матеріал поглинув 58% звукових хвиль, що потрапляли на нього, перевищивши контрольний показник ефективного шумозаглушення. У майбутньому його можна буде використовувати для зниження рівня шуму в автомобілях та на виробничих підприємствах шляхом зменшення шуму від дорожнього руху та промислового шуму.

Двошаровий матеріал для поглинання звуку

Хоча усунення джерела шумового забруднення сьогодні не завжди практичне, звукоізоляційні матеріали пропонують рішення, допомагаючи зменшити його. Вчених давно захоплює винятково тихий політ сов, особливо коли ці птахи пікірують на здобич. Така непомітність зумовлена ​​спеціалізованим пір’ям із зазубреними краями. Ці гребінчасті структури порушують турбулентний повітряний потік, роблячи високочастотні завихрення меншими та тихішими.

У минулому експерти застосовували ці знання для розробки тихіших аеродинамічних профілів для таких технологій, як літаки, транспортні засоби, дрони та вітрові турбіни. Нова стратегія імітує точні структури, знайдені в пір’ї та шкірі сов. Команда створила нижній пористий шар і пухнастий, натхненний пір’ям, шар кремнієвих нановолокон для поглинання звуків різних частот.

Зменшує звук двигуна автомобіля

Стандартні звукоізоляційні матеріали на основі повстяного волокна часто не відповідають вимогам. Ці матеріали зазвичай поглинають лише високочастотні звуки, такі як скрип гальм, або низький гуркіт, як двигун вантажівки. Це змушує інженерів використовувати кілька шарів, що призводить до важких і громіздких рішень. Але цей аерогель, натхненний совою, відрізняється. Новий аерогель легкий, неймовірно ефективний і може справлятися з широким спектром шуму.

Нещодавно розроблений легкий, пористий двошаровий аерогель імітує шкіру та пір’я сови для звукоізоляції.  Команда створила нижній шар із візерунком у формі стільників (як шкіра), використовуючи емульсійно-темплировану заморожувальну реконструкцію крапель гексану, що скасовує низькочастотний шум.  Верхній шар (як пір’я) був виготовлений з кремнієвих нановолокон, що утворюють волокнистий візерунок, що гасить високочастотні звуки.

Він може зменшити оглушливий рев автомобільного двигуна з 87,5 децибелів до безпечного рівня (78,6 децибелів). Команда стверджує, що це краще зниження, ніж у багатьох високоякісних шумопоглиначів, представлених на ринку сьогодні. Крім того, він неймовірно міцний, зберігаючи свою структурну цілісність протягом 100 циклів стиснення з мінімальною деформацією.

«Це дослідження прокладає шлях до високопродуктивних, легких та міцних звукопоглинальних матеріалів, які можуть значно зменшити шумове забруднення від промислового обладнання та дорожнього руху», – зазначають дослідники у прес-релізі.

Шумове забруднення набагато серйозніше, ніж просто подразнення; воно становить значний ризик для здоров’я людини. Тривалий вплив надмірного шуму може безпосередньо призвести до постійної втрати слуху. Окрім пошкодження слуху, це також може загострити існуючі захворювання та сприяти розвитку нових, включаючи серцево-судинні захворювання, такі як високий кров’яний тиск та підвищений ризик серцевого нападу, а також порушення обміну речовин, такі як діабет 2 типу.

Технології