Il nuovo metamateriale acustico che cancella il 94% dei suoni

In TECH by Giuseppe ForteLeave a Comment

Simile ad un anello, stampato in 3D e non richiede corrente per poter funzionare: il nuovo materiale messo a punto da un team di ricercatori dell’Università di Boston, coordinato dalla professoressa Xin Zhang, è in grado di bloccare il 94% dei suoni senza fermare il flusso dell’aria. Realizzato attraverso specifiche regole matematiche, potrà rivelarsi estremamente utile per rendere silenziose le eliche dei droni ma anche per tanti altri campi applicativi in cui è necessario costituire delle barriere antirumore.

Per l’esattezza, si tratta di un metamateriale, ovvero un materiale creato artificialmente che acquisisce le sue proprietà dalla sua struttura anziché direttamente dalla propria composizione chimica. Il risultato ottenuto è un prodotto caratterizzato da una struttura aperta cilindrica che non richiede alimentazione per bloccare i suoni.

“Le barriere antirumore di oggi sono letteralmente muri spessi e pesanti”, ha affermato uno dei ricercatori, Reza Ghaffarivardavagh. “Questi sistemi attenuano i rumori del traffico e il volume della musica in una sala da concerto, ma bloccano anche il passaggio dell’aria”. Il nuovo materiale impedisce la propagazione delle onde acustiche senza tuttavia ostacolare il flusso dell’aria. Il segreto risiede principalmente in due peculiarità: la sua struttura interna, formata da piccole eliche adibite a respingere i suoni, e naturalmente nella forma ad anello, il cui dimensionamento è stato pensato per non interferire con il passaggio dell’aria.

In seguito alla realizzazione mediante la stampa 3D, è stato effettuato un test nel quale si è cercato di silenziare il suono emesso da un semplice altoparlante. Cercando in laboratorio, i ricercatori hanno sigillato l’altoparlante nell’estremità di un tubo in PVC, mentre dall’altra parte è stato fissato nell’apertura il metamateriale acustico. Una volta premuto il pulsante play, stando in piedi nella stanza e basandosi sul solo senso dell’udito, è stato impossibile riconoscere che l’altoparlante stesse emettendo un’irritante nota acuta. Sbirciando invece all’interno del tubo in PVC, sarebbe stato possibile osservare il gorgoglio dei subwoofer. Confrontando i livelli sonori con e senza il metamateriale, il team ha calcolato che nel primo caso essi potevano essere diminuiti del 94%.

[bu.edu]

“Il suono è causato da minuscoli disturbi nell’aria, quindi, il nostro obiettivo era quello di mettere a tacere quelle piccole vibrazioni”, hanno spiegato Ghaffarivardavagh e Zhang. “Se vogliamo che l’interno di una struttura sia aperta, dobbiamo tenere a mente che questo sarà il percorso attraverso il quale il suono viaggerà”.

Descritto sulla rivista scientifica Physical Review B, il prototipo ha riscosso un successo tale da permettere al team di passare immediatamente allo studio dei possibili usi pratici. Diverse potranno essere le applicazioni di questo nuovo materiale: dalla creazione di droni silenziosi alla cancellazione dei rumori provenienti dalle intense vibrazioni prodotte dalle macchine per la risonanza magnetica. “I droni sono un argomento molto caldo”, ha spiegato Zhang. Le aziende come Amazon potrebbero essere interessate all’impiego di robot più silenziosi per evitare di preoccuparsi delle lamentele dovute al rumore.

Zhang ha ribadito come le possibilità di utilizzo di questo materiale possano essere infinite, dal momento che il metodo di riduzione del rumore può essere personalizzato per adattarsi a qualsiasi tipologia di ambiente: “L’idea è che ora possiamo progettare matematicamente un oggetto in grado di bloccare i suoni di qualsiasi cosa”.