Сегодня никого не удивишь системами активного шумоподавления, когда в тех же наушниках динамики создают звуковые волны в противофазе шуму, чтобы его погасить. Но как гасить шумы не в наушниках, а в пространстве — это открытый вопрос. Ответить на него могут исследователи из Швейцарии, которые придумали систему активного шумоподавления без использования динамиков. Они показали, что шумы на всех частотах может буквально поглощать стена из воздуха.
Источник изображений: EPFL
«Мы хотели максимально уменьшить влияние диффузора, поскольку он тяжёлый. Но что может быть таким же лёгким, как воздух? Сам воздух, — пояснил Станислав Сергеев, постдок в Акустической группе EPFL и ведущий автор работы. — Сначала мы ионизируем тонкий слой воздуха между электродами, который мы называем плазмоакустическим метаслоем. Эти же частицы воздуха, теперь электрически заряженные, могут мгновенно реагировать на команды внешнего электрического поля и эффективно взаимодействовать со звуковыми колебаниями в воздухе вокруг устройства, гася их».
Проще говоря, микрофон «воздушного» шумоподавителя улавливает звук, после чего в системе параллельных проводников — в метаслое — создаётся электромагнитное поле такой силы и направления, что оно разгоняет ионы в сторону источника звука. В свою очередь, ионизированные атомы воздушной среды толкают атомы обычного воздуха в направлении своего движения и, тем самым, генерируют звуковые волны в противофазе шуму.
Для гашения шума воздухом не нужны «диффузоры» и конструкции, сравнимой с шумом длины волны. Для этого достаточно воздушного (гасящего) слоя толщиной до тысячных долей от длины волны. Например, для гашения звука частотой 20 Гц с длиной звуковой волны 17 м достаточно ионизированного слоя воздуха толщиной всего 17 мм, тогда как в случае поглощающей стены потребовалось бы сооружение толщиной свыше 4 м.
«Самый фантастический аспект в этой концепции заключается в том, что, в отличие от обычных звукопоглотителей, опирающихся на пористые сыпучие материалы или резонансные структуры, наша концепция в чём-то бесплотна. Мы представили совершенно новый механизм звукопоглощения, который можно сделать настолько тонким и лёгким, насколько это возможно, открывая новые горизонты в борьбе с шумом, где пространство и вес имеют значение, особенно на низких частотах», — сказал другой автор работы, опубликованной в журнале Nature Communications.
Самое интересное в этой истории, что учёные намерены максимально быстро выпустить коммерческие воздушные шумогасители для открытых площадок. Для этого EPFL начала сотрудничать со швейцарской компанией Sonexos SA, которая специализируется на аудиотехнологиях. Вместе они намерены как можно скорее предложить новые и эффективные решения для снижения уровня шума в широком спектре приложений, включая автомобильную, потребительскую, коммерческую и промышленную отрасли.