Mølvingeinspirert lydabsorberende tapet i sikte etter gjennombrudd

Eksperter ved University of Bristol har oppdaget at skjellene på møllvinger fungerer som utmerkede lydabsorberende selv når de plasseres på en kunstig overflate.

Forskerne, som nylig oppdaget at møllvinger gir akustisk beskyttelse mot flaggermus-ekkolokaliseringsanrop, har studert om strukturen deres kan informere om bedre ytelse lyd absorberende paneler når de ikke beveger seg i ledig plass.

Flaggermus og møll har vært involvert i et akustisk våpenkappløp mellom rovdyr og byttedyr helt siden flaggermus utviklet ekkolokalisering for rundt 65 millioner år siden. Møller er under et enormt predasjonspress fra flaggermus og har utviklet en mengde forsvar i deres streben etter å overleve, men det er vekten på en møll vinge som holder nøkkelen til å transformere støyreduserende teknologi.

Prof. Marc Holderied, ved Bristol’s School of Biological Sciences, sa: “Det vi trengte å vite først, var hvor godt disse møllvektene ville fungere hvis de var foran en akustisk svært reflekterende overflate, for eksempel en vegg.

“Vi trengte også å finne ut hvordan absorpsjonsmekanismene kan endre seg når skalaene interagerte med denne overflaten.”

Prof. Holderied og teamet hans testet dette ved å plassere små deler av møllvinger på en aluminiumsskive, og deretter systematisk testet hvordan orienteringen av vingen i forhold til den innkommende lyden og fjerning av skalalag påvirket absorpsjonen.

Bemerkelsesverdig nok fant de ut at møllvinger viste seg å være utmerkede lydabsorberende, selv når de var på toppen av et akustisk solid underlag, med vingene som absorberte så mye som 87 % av den innkommende lydenergien. Effekten er også bredbånd og rundstrålende, og dekker et bredt spekter av frekvenser og lydinnfallsvinkler.

“Det som er enda mer imponerende er at vingene gjør dette mens de er utrolig tynne, og skalalaget er bare 1/50 av tykkelsen på bølgelengden til lyden som de absorberer,” forklarte hovedforfatter Dr. Thomas Neil. “Denne ekstraordinære ytelsen kvalifiserer møllvingen som en naturlig forekommende akustisk absorberende metaoverflate, et materiale som har unike egenskaper og evner som ikke er mulig å lage ved bruk av konvensjonelle materialer.”

Potensialet for å lage ultratynne lydabsorberende paneler har enorme implikasjoner i bygningsakustikken. Etter hvert som byene blir høyere, øker behovet for effektive ikke-påtrengende løsninger for lyddemping. På samme måte kan disse lette lydabsorberende panelene ha stor innvirkning på reiseindustrien, med eventuelle vektbesparelser i fly, biler og tog som øker effektiviteten i disse transportmåtene og reduserer drivstoffbruk og CO2.₂ utslipp.

Studien deres er publisert i Proceedings of the Royal Society A: Mathematical and Physical Sciences. Nå planlegger forskerne å gjenskape den lydabsorberende ytelsen ved å designe og bygge prototyper basert på møllens lydabsorberende mekanismer. Absorpsjonen som de har karakterisert i møllvingeskalaer er alt i ultralydfrekvensområdet, over det som mennesker kan høre. Deres neste utfordring er å designe en struktur som vil fungere på lavere frekvenser samtidig som den beholder den samme ultratynne arkitekturen som brukes av møll.

Prof. Holderied konkluderte: “Møll kommer til å inspirere neste generasjon av lydabsorberende materialer. Ny forskning har vist at det en dag vil være mulig å pryde veggene i huset ditt med ultratynt lydabsorberende tapet, ved å bruke et design som kopierer mekanismene. som gir møll stealth akustisk kamuflasje.”

---

---