Эксперты из Бристольского университета обнаружили, что чешуйки на крыльях мотылька действуют как отличные звукопоглотители даже при размещении на искусственной поверхности.
Летучие мыши и мотыльки участвуют в акустической гонке вооружений между хищником и добычей с тех пор, как летучие мыши развили эхолокацию около 65 миллионов лет назад. Мотыльки находятся под огромным давлением хищников со стороны летучих мышей и развили множество средств защиты в своем стремлении к выживанию, но именно чешуя на крыле мотылька держит ключ к преобразованию технологии шумоподавления.
«Что нам нужно было знать в первую очередь, так это то, насколько хорошо эти чешуйки будут работать, если они будут находиться перед акустически сильно отражающей поверхностью, такой как стена. Нам также нужно было выяснить, как могут измениться механизмы поглощения, когда чешуйки взаимодействуют с этой поверхностью», - сказал профессор Марк Холдериад из Бристольской школы биологических наук
Профессор Холдерид и его команда проверили это, поместив небольшие секции крыльев мотылька на алюминиевый диск, а затем систематически проверили, как ориентация крыла по отношению к входящему звуку и удаление слоев чешуи влияет на поглощение.
Примечательно, что они обнаружили, что крылья мотылька оказались отличными звукопоглотителями, даже когда они находились поверх акустической твердой подложки, при этом крылья поглощали до 87% входящей звуковой энергии. Эффект также широкополосный и всенаправленный, охватывающий широкий диапазон частот и углов падения звука.
«Что еще более впечатляет, так это то, что крылья делают это, будучи невероятно тонкими, а слой чешуи составляет всего 1/50 толщины длины волны звука, который они поглощают», — объяснил ведущий автор исследования доктор Томас Нил. «Эти исключительные характеристики квалифицируют крыло мотылька как естественную звукопоглощающую метаповерхность, материал с уникальными свойствами и возможностями, которые невозможно создать с использованием обычных материалов».
Возможность создания ультратонких звукопоглощающих панелей имеет огромное значение для акустики зданий. По мере того, как в городах становится все громче, растет потребность в эффективных решениях по подавлению постороннего шума и звука. В равной степени эти легкие звукопоглощающие панели могут оказать огромное влияние на индустрию путешествий, поскольку любое снижение веса в самолетах, автомобилях и поездах повышает эффективность этих видов транспорта, сокращая потребление топлива и выбросы CO2.
Теперь ученые планируют воспроизвести характеристики звукопоглощения, спроектировав и построив прототипы на основе механизмов звукопоглощения мотылька. Поглощение, которое они охарактеризовали в чешуе крыльев мотылька, находится в диапазоне частот ультразвука, выше того, который могут слышать люди. Их следующая задача — разработать структуру, которая будет работать на более низких частотах, сохраняя при этом ту же ультратонкую архитектуру, что и крыло мотылька.
Профессор Холдериед заключил: «Мотыльки станут источником вдохновения для создания следующего поколения звукопоглощающих материалов.
«Новое исследование показало, что однажды можно будет украсить стены вашего дома ультратонкими звукопоглощающими обоями, используя дизайн, который копирует механизмы, придающие моли скрытую акустическую маскировку.
Источник: https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.2022.0046
«Что нам нужно было знать в первую очередь, так это то, насколько хорошо эти чешуйки будут работать, если они будут находиться перед акустически сильно отражающей поверхностью, такой как стена. Нам также нужно было выяснить, как могут измениться механизмы поглощения, когда чешуйки взаимодействуют с этой поверхностью», - сказал профессор Марк Холдериад из Бристольской школы биологических наук
Профессор Холдерид и его команда проверили это, поместив небольшие секции крыльев мотылька на алюминиевый диск, а затем систематически проверили, как ориентация крыла по отношению к входящему звуку и удаление слоев чешуи влияет на поглощение.
Примечательно, что они обнаружили, что крылья мотылька оказались отличными звукопоглотителями, даже когда они находились поверх акустической твердой подложки, при этом крылья поглощали до 87% входящей звуковой энергии. Эффект также широкополосный и всенаправленный, охватывающий широкий диапазон частот и углов падения звука.
«Что еще более впечатляет, так это то, что крылья делают это, будучи невероятно тонкими, а слой чешуи составляет всего 1/50 толщины длины волны звука, который они поглощают», — объяснил ведущий автор исследования доктор Томас Нил. «Эти исключительные характеристики квалифицируют крыло мотылька как естественную звукопоглощающую метаповерхность, материал с уникальными свойствами и возможностями, которые невозможно создать с использованием обычных материалов».
Возможность создания ультратонких звукопоглощающих панелей имеет огромное значение для акустики зданий. По мере того, как в городах становится все громче, растет потребность в эффективных решениях по подавлению постороннего шума и звука. В равной степени эти легкие звукопоглощающие панели могут оказать огромное влияние на индустрию путешествий, поскольку любое снижение веса в самолетах, автомобилях и поездах повышает эффективность этих видов транспорта, сокращая потребление топлива и выбросы CO2.
Теперь ученые планируют воспроизвести характеристики звукопоглощения, спроектировав и построив прототипы на основе механизмов звукопоглощения мотылька. Поглощение, которое они охарактеризовали в чешуе крыльев мотылька, находится в диапазоне частот ультразвука, выше того, который могут слышать люди. Их следующая задача — разработать структуру, которая будет работать на более низких частотах, сохраняя при этом ту же ультратонкую архитектуру, что и крыло мотылька.
Профессор Холдериед заключил: «Мотыльки станут источником вдохновения для создания следующего поколения звукопоглощающих материалов.
«Новое исследование показало, что однажды можно будет украсить стены вашего дома ультратонкими звукопоглощающими обоями, используя дизайн, который копирует механизмы, придающие моли скрытую акустическую маскировку.
Источник: https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.2022.0046