隔绝噪声的丝绸织物
发布时间：2024-05-15
信息来源：中国科学报
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织物降噪原理。图片来源：麻省理工学院
人们生活的世界，噪声无处不在。为了消除噪声，美国麻省理工学院与其他科研机构进行跨学科合作，开发了一种隔音丝绸织物。近日，这项研究发表于《先进材料》。
这种抑制声音的丝绸材料建立在研究团队之前工作的基础上。在此前研究中，他们将压电纤维缝合到织物中，压电材料在受挤压或弯曲时会产生电信号。当附近的声音引起织物振动时，压电纤维将这些振动转化为电信号，从而捕获声音。而在这项新研究中，研究人员创造了一种可用于抵消声波的织物扬声器。
为了直接抑制声音，研究人员使用丝绸织物扬声器发射声波，破坏性地干扰不需要的声波。它们控制压电纤维的振动，使织物发出的声波与撞击织物的不需要的声波相反，从而抵消噪声，其原理类似于降噪耳机。然而，这种方法在耳朵这样的小空间里有很好的效果，但在房间或更大空间中就收效甚微。
在此基础上，研究人员开发了第二种更令人惊讶的技术，使织物保持不动以抑制振动——振动是声音传播的关键，这样可以防止噪声通过织物传播，使周围安静下来。这种方法能在房间或汽车等更大的空间中实现降噪效果。
比如当隔壁邻居半夜玩桌游足球，你在卧室里能听到声音，是因为声音会导致你们共用的墙壁振动，从而在你的卧室一侧形成声波。为了抑制这种声音，研究人员将丝绸织物放在共享墙壁的卧室一侧，控制纤维振动以使丝绸织物保持不动。这种振动介导的抑制可以防止声音通过织物传播。
“如果我们能控制并阻止这些振动，我们就能阻止噪声产生。”论文第一作者、麻省理工学院博士Grace Yang说。
实验还表明，织物的机械性能和孔隙的大小都会影响声音产生的效率。虽然丝绸和平纹细布具有相似的机械性能，但丝绸较小的孔径使其成为更好的织物扬声器。
经过测试实验，研究人员发现，在直接抑制模式下，丝绸织物可以将噪声降低37分贝。在振动介导的抑制模式下，丝绸织物可以减少75%的声音传播。（记者 张晴丹）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1002/adma.202313328
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