211service.com
Sukurtas akustinis apsiaustas
Miesto gyventojai, ramūs. Inžinieriai sukūrė medžiagą, kuri nukreipia garsus ir gali būti naudojama pastatuose, siekiant apsaugoti juos nuo triukšmo. Garsą apsauganti medžiaga, kuri, jei iš tikrųjų būtų pagaminta, būtų pirmasis akustinis užmaskavimo įtaisas, taip pat galėtų būti naudinga slepiant karinius laivus ir kitus laivus nuo sonaro.
Garso skydas: Akustinis apsiaustas, sudarytas iš kintamų garsą sklaidančių medžiagų sluoksnių, turėtų padaryti objektus nematomus sonarui ir izoliuoti nuo garso. Šiame kompiuteriu sukurtame vaizde cilindras (žalias apskritimas) padengtas 200 sluoksnių tokios medžiagos, kuri buvo nustatyta kaip optimali konstrukcija. Garso bangos, judančios iš kairės į dešinę (jų viršūnės ir duburiai pavaizduoti raudonomis ir mėlynomis linijomis) teka pro objektą ir be iškraipymų persiformuoja kitoje pusėje.
Gamtoje neegzistuoja akustinės maskavimo medžiagos, nukreipiančios garso bangas aplink objektą taip, kad jos vėl susidarytų kitoje pusėje be iškraipymų. Tačiau vadovaujami inžinieriai José Sánchez-Dehesa Valensijos politechnikos universitete Ispanijoje sukūrė jų gamybos planą, naudojant kintamus dviejų skirtingų medžiagų sluoksnius. Šias medžiagas sudarytų garsinių kristalų matricos – mažų strypų, pagamintų iš aliuminio ar kitų medžiagų, raštai, leidžiantys kai kurioms garso bangoms praeiti, o kitoms nepraleisti.
Dengimo medžiagų dizainas, paskelbtas Naujas fizikos žurnalas , rodo, kad akustinį skydą galima padaryti paprastai ir paprastai, sako Stevenas Cummeris , Duke universiteto elektros inžinierius, kuris dalyvavo kuriant pirmąjį lengvą apsiaustą 2006 m.
Remiantis teoriniais darbais Džonas Pendris Imperial College Londone, grupė Duke universitete, vadovaujama Davidas R. Smithas ir įskaitant Cummer, sukūrė skydą, kuris daro objektus nematomus tam tikram mikrobangų šviesos dažniui. Jie naudojo metamedžiagas, dirbtinai suformuotus kompozitus, sukurtus taip, kad jų savybės neprilygtų natūralioms medžiagoms. Maždaug 10 metų inžinieriai kūrė metamedžiagas, skirtas manipuliuoti šviesa, tikėdamiesi sukurti naujas ekrano technologijas, mikroskopo lęšius ir kompiuterių lustus, kuriuose yra daug tranzistorių. Naujasis akustinio apsiausto receptas remiasi naujausiu Cummerio teoriniu darbu apie akustines medžiagas ir parodo, kad metamedžiagos gali būti naudojamos manipuliuoti garso bangomis ir šviesos bangomis. Cummer, kuris nedalyvavo Sánchez-Dehesa darbuose, sako, kad dabar turėtų būti įmanoma pagaminti akustinį apsiaustą.
Kad medžiaga veiktų kaip akustinis apsiaustas, per ją sklindančio garso greitis turi priklausyti nuo krypties. Tai yra, garso bangos, sklindančios per ekranuojančią medžiagą iš vienos krypties, turi judėti skirtingu greičiu nei bangos, sklindančios statmena kryptimi. Šie skirtumai sukuria sklaidos efektus, kurie turėtų nukreipti garso bangas, kad jos tekėtų virš ekranuoto objekto, pavyzdžiui, vanduo, tekantis aplink uolą. Kadangi bangos grįžta į savo pradinę formą, praėjus tokiam ekranuotam objektui, objektas praktiškai tampa nematomas sonarui. Ir klausytojas tokio skydo viduje negirdėtų aplink sklandančių garsų.
Sánchez-Dehesa sumodeliavo dvimatį akustinį apsiaustą, bet sako, kad jo darbo ekstrapoliavimas į tris matmenis turėtų būti paprastas. Mes siūlome bet kokios formos apsiaustą, sako jis. Karo laivų slėpimas nuo sonaro yra viena iš galimų programų. Tačiau Sánchez-Dehesa apskritai domisi triukšmo problema. Iš esmės, anot jo, šį apsiaustą galima padaryti labai ploną, maždaug centimetrų. Jei sugebėtume suprojektuoti sieną, kurią pastatysime namuose, kad apsaugotume nuo išorinio triukšmo, būtų labai puiku. Cummer įsivaizduoja koncertų salėms skirtas kolonas, kurios atlieka konstrukcinius darbus, bet akustiškai jų nėra.
Skirtingai nuo šviesos apsiaustų, kurie gali apsaugoti objektus nuo tik vieno dažnio šviesos, akustiniai apsiaustai turėtų sugebėti apsaugoti objektą nuo plataus dažnių diapazono. Pagal Einšteino specialiosios reliatyvumo teoriją šviesos skydai gali veikti tik vienu bangos ilgiu. Kai banga juda aplink [uždengiančią] medžiagą, ji turi eiti greičiau nei per orą, aiškina Cummer. Remiantis fizikos dėsniais, tai neįmanoma padaryti daugiau nei vienu dažniu vienu metu. Tačiau garso greitis nėra universali konstanta, todėl turėtų būti įmanoma sukurti plačiajuosčio ryšio akustinius apsiaustus.
Pagal Sánchez-Dehesa projektą, kintamų sluoksnių, sudarančių garso skydą, storis turi būti labai atidžiai kontroliuojamas. Cummer teigia, kad tai bus inžinerinis iššūkis, bet ne neįveikiamas. Iš tiesų, sako Cummer, garso skydo dizainas suteikia sukonstruotoms akustinėms medžiagoms didelį postūmį į priekį.