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數(shù)學(xué)上堪稱完美的3D打印材料,能吸收所有的噪音

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2019年03月16日  

在當(dāng)今社會(huì),沉默不僅僅是黃金。它比起黃金要更珍貴和罕見。想想鉆石,或是钚,據(jù)報(bào)道,它們每克售價(jià)在4000美元左右。

但事實(shí)上,我們的生活方式——人類、嘈雜的汽車、火車以及如地獄般的藍(lán)牙揚(yáng)聲器——安靜可能馬上就會(huì)變?yōu)榈厍蛏献钫滟F的東西了。

但麻煩在于,我們獲得片刻安靜的手段并沒有跟上時(shí)代的發(fā)展。當(dāng)樓上的伙計(jì)唱著搖滾動(dòng)次打次的時(shí)候,我們還是只能用泡沫耳塞堵住耳朵。或者是希望我們與鄰居之間隔著的那堵墻可以拯救我們。

數(shù)學(xué)家RezaGhaffarivardavagh在近期的一份新聞稿中指出:“現(xiàn)如今的隔音屏障就僅僅是那些厚重的承重墻。”

但Ghaffarivardavagh和他在波士頓大學(xué)的同事可能終于提出了一項(xiàng)21世紀(jì)最機(jī)智的發(fā)明:一種能夠吞下聲音的材料。

研究人員將其稱為“聲學(xué)超材料(acousticmetamaterial)”,并在本月《物理評(píng)論》雜志上發(fā)表的論文中分享了他們的研究,他們將噪音視作一個(gè)數(shù)學(xué)問題,并利用數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)將其消除。

當(dāng)然,這可能比你放在床邊的那套耳塞要大一些,并不是那種你可以舒服地塞進(jìn)耳朵里的東西。

但這只是為了達(dá)成研究目標(biāo)的一個(gè)原型——基本上就是一內(nèi)襯著研究人員所說的“聲學(xué)超材料”的長PVC管。

而這就是真正的奇跡:一個(gè)數(shù)學(xué)上完美的3D打印材料,可以插入任何地方,并能設(shè)計(jì)用于消除特定的聲音。

為了實(shí)現(xiàn)他們的實(shí)驗(yàn),波士頓大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)出了消除擴(kuò)音器中發(fā)出的轟鳴的材料。他們的計(jì)算結(jié)果是,一個(gè)塑料管能夠吞下一個(gè)擴(kuò)音器的聲音,即在管子的另一端,除了空氣的聲音,你什么都聽不到。

這個(gè)由紙和鋁支撐的材料,完全使揚(yáng)聲器閉嘴了,再也聽不到它的轟鳴聲。

而當(dāng)研究人員將這個(gè)材料從管子中取下時(shí),轟鳴聲瞬間就回來了。

“我們第一個(gè)將這個(gè)材料放置和去除的那一刻……感受簡(jiǎn)直天差地別”,合著者JacobNikolajczyk說道,“這幾個(gè)月來,我們一直在計(jì)算機(jī)中建模來觀察實(shí)驗(yàn)的結(jié)果——但在計(jì)算機(jī)上看到聲音壓力的水平變化是一回事,實(shí)際上聽到這些聲音就又是另一回事兒了?!?br/>
想想你正在用這個(gè)管子玩一個(gè)反電話游戲。一個(gè)人在管子的一頭講話,而你只能聽到他呼吸的聲音。

現(xiàn)在,我們終于在這個(gè)喧鬧的世界里找到了一隅寧靜之地。研究人員已經(jīng)為他們的成果想好了一系列現(xiàn)實(shí)世界中的用途。比如,當(dāng)亞馬遜以后不得不用無人機(jī)一家一家送貨上門的時(shí)候。

但只要這些無人機(jī)配置了這些聲學(xué)超材料,它們就再也不會(huì)吵到我們了。當(dāng)然,我們還可以把它用在一個(gè)我們無法忍受的地方:吸塵器。

研究人員補(bǔ)充道:“我們的結(jié)構(gòu)超級(jí)輕巧、公開以及設(shè)計(jì)精美。每一塊都可以作為瓷磚或者是磚頭來擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,這樣我們就可以建造一個(gè)隔音且透氣的墻。”

只要把這些材料加到公寓那薄薄的墻上,那么我們就能得到寶貴的安靜。

那么最好的部分是什么呢?這個(gè)材料不僅能去除空氣中的聲音,還能將它反彈回去。

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