Шумные братья и сёстры или громкая стройка прямо за окном? Новый гибкий материал поможет вам расслабиться. Благодаря ему однажды ваши стены смогут стать частью системы шумоподавления. А если вдруг захотите оживить обстановку, то сможете использовать стены или поверхности других предметов в вашей комнате для воспроизведения музыки.
Новый материал очень тонкий — толщиной всего в несколько листов бумаги, но может воспроизводить высококачественный звук.
При этом он достаточно гибкий и лёгкий, чтобы плотно прилегать к большинству поверхностей, покрывая большую площадь, что позволяет сделать большой динамик, например, размером со стену, — отмечает Джинчи Хан (инженер-электрик в Массачусетском технологическом институте в Кембридже).
В настоящее время в основе большинства динамиков лежат подвижные мембраны, которые колеблются под действием электрического тока, что заставляет близлежащие молекулы воздуха двигаться и генерировать звуковые волны. Эти вибрирующие молекулы воздуха являются «основой генерации звука», — объясняет Хан. При этом динамики, как правило, передают звуковые волны через движение поверхности всей своей мембраны, потому использование таких мембран на твердой неровной поверхности приведёт к значительному ухудшению звучания, из-за ограничения их движения.
В динамиках, образованных при помощи нового материала, такие мембраны не используются. Вместо этого их поверхность покрыта множеством куполообразных микроструктур, которые образуются из тонкого плоского листа специального материала, который протягивают под давлением через отверстия в шаблоне.
При сжатии используемый материал, создает электрический заряд. Такие материалы известны как
пьезоэлектрические. В то же время воздействие электрического поля также заставляет купола расширяться и сжиматься, передавая вибрации близлежащим молекулам воздуха и таким образом создавая звук, объясняет Хан.
Поскольку новый материал такой гибкий и прочный, компании потенциально смогут
интегрировать его в футболки или другие личные вещи, а также пользователи смогут сделать свои собственные вещи, которые будут воспроизводить звук. Таким образом вы можете поставить эти динамики где угодно.
В настоящее время уже известны несколько подобных материалов, однако особенностью именно этой разработки является применение структуры из микро-куполов, которая требует защиты от внешнего воздействия, потому команда Хана помещает свой новый материал между двумя пластиковыми листами. При этом крошечные отверстия, выполненные в защитном слое, выстраиваются таким образом, что купола могут расширяться в эти отверстия при вибрации. Кроме того нижний слой поднимает купола над поверхностью, чтобы они могли свободно вибрировать, даже если динамик установлен на жёсткой поверхности, которая также может быть шероховатая или изогнутая. При этом верхний защитный слой толще, чем высота купола, поэтому не нужно беспокоиться о повреждении этих небольших структур от внешнего воздействия (например касания руками).
Фото: snexplores.org
Хан указывает на ещё одно преимущество этой технологии — большие площади нового материала помогут значительно облегчить контроль над шумом. В настоящее время существуют системы шумоподавления, большинство из которых обнаруживают звуковые волны в окружающей среде, а затем генерируют новые звуковые волны, чтобы «подавить» их. Но сработает ли это для слушателя, очень сильно зависит от того, где находятся его уши по отношению к генерируемым звуковым волнам. Таким образом попытка подавить шум повсюду в комнате будет непростой задачей, отмечает Хан. Потребуется много микрофонов и динамиков, которые могут быть громоздкими и дорогими.
При этом, в новом материале каждый купол работает как крошечный динамик. В свою очередь купола могут генерировать звуковые волны все вместе, группами или по отдельности. Таким образом если оклеить спальню обоями из этого материала, вокруг вас повсюду будут звучать динамики приглушая или подавляя нежелательный звук. При желании вы сможете превратить любое пространство в тихую зону, где можно спать или учиться без лишнего шума.
Кроме того новый материал может найти своё применение в автомобилях, самолетах и везде, где нежелательный шум является проблемой.
Ещё одним плюсом нового материала является малая стоимость и меньшее потребление энергии в сравнении с обычными динамиками.
Исследователи создали прототип — лист материала размером 10 на 10 сантиметров, который содержит более 8000 куполов, при этом, по их словам, увеличить площадь достаточно просто, но сначала они должны получить необходимые новые инструменты.
По словам Лори Бекстед (звукорежиссёра и преподавателя из университета Торонто), полученный материал может стать следующим шагом к иммерсивному (имитирующему среду с заранее заданными акустическими свойствами) или трёхмерному звучанию.
В иммерсивном звуковом проекте создаётся впечатление, что звуки исходят со всех сторон. Такие проекты могут помочь людям в полной мере участвовать в театральных представлениях, сценах виртуальной реальности, музейных выставках и других мероприятиях. При этом новый материал настолько тонкий и лёгкий, что динамики из него можно разместить в местах, где традиционные динамики были бы непрактичны, добавляет Бекстед. И это относится не только к иммерсивному звуку. Бекстед отмечает, что добавление технологии шумоподавления в шумные помещения — от ресторанов до шумных производственных помещений — имело бы фантастический эффект потому как плохо спроектированная звуковая среда может нанести вред как здоровью и настроению людей, так и их продуктивности.