Per eliminare il frastuono, una collaborazione interdisciplinare ha sviluppato una seta insonorizzante che potrebbe essere utilizzata per creare spazi silenziosi.
Il suono è importante nell’esperienza umana, ma a partire dalla rivoluzione industriale si è trasformato in una fonte d’inquinamento.
Almeno una persona su cinque nell’UE, secondo i dati dell’Agenzia Europea dell’Ambiente, è esposta a livelli di rumore a lungo termine considerati dannosi per la salute che possono procurare fastidio, disturbi del sonno, problemi cardiovascolari e metabolici, senza scordare una possibile ricaduta negativa sulla capacità di apprendimento dei bambini.
Il controllo e la riduzione del suono sono diventate una priorità ed hanno indotto un’area di ricerca ricca di sfide.
La riduzione attiva del rumore in un volume ridotto è in grande crescita grazie a cuffie ed auricolari dove si agisce solo una piccola zona silenziosa vicino al timpano.
Nel settore dell’edilizia invece non esistono soluzioni di soppressione del suono volumetrico su larga scala, tipicamente in una stanza. Normalmente si utilizzano approcci passivi, come la riflessione con materiali con elevata impedenza acustica o l’assorbimento con strutture fibrose o schiume che hanno bisogno di spessori significativi, 15-100 mm, per avere un’effettiva utilità fonoassorbente.
L’assenza di materiali di soppressione del suono compatti, leggeri ed efficienti costituisce un limite, motivando una richiesta di barriere acustiche sottili ed esteticamente compatibili con una varietà d’interni.
Usando seta, tela e mussola, un gruppo di lavoro prevalentemente composto da studenti e professori del MIT (Massachusetts Institute of Technology), ha creato tessuti in grado di sopprimere il rumore, con il grande vantaggio di essere pratici da installare negli spazi del mondo reale, ad esempio per divisori in uffici open space o elementi sottili per pareti che impediscano il passaggio del suono.
Lo studio del MIT mira a identificare inizialmente i modi in cui un tessuto tradizionale può essere progettato per trasmettere il suono e due meccanismi per un’efficace soppressione.
- Silenzio setoso: Il primo prevede l’emissione di un’onda acustica sfasata che interferisce in modo distruttivo con il suono indesiderato. Il processo comunemente definito “cancellazione attiva del rumore” è stato rinominato “soppressione acustica diretta”.
Il tessuto vibrante genera onde sonore che interferiscono con un rumore per cancellarlo ed è adatto a piccoli spazi, con un comportamento simile alle cuffie con cancellazione del rumore.
La seta insonorizzante si basa sul lavoro precedente del gruppo per microfoni in tessuto in cui si sfrutta la cucitura di un singolo filo di fibra piezoelettrica, capace di produrre un segnale elettrico quando è schiacciato o piegato.
L’autrice principale della recente ricerca, Grace (Noel) Yang, ha però detto che “... pur potendo usare il tessuto per creare suoni, c’è già così tanto rumore nel mondo che si è scelto di creare il silenzio“.
Gli esperimenti hanno rivelato che le proprietà meccaniche di un tessuto e la dimensione dei suoi pori influiscono sull’efficienza. Sebbene la seta e la mussola abbiano caratteristiche simili, le dimensioni minori dei pori della seta la rendono un altoparlante migliore, facendola preferire per emettere onde sonore opposte e distruttive rispetto a quelle indesiderate che colpiscono il tessuto.
- Uno specchio per il suono: Il secondo procedimento, definito “soppressione mediata dalle vibrazioni”, si basa sul fatto che gran parte del suono che sentiamo proviene o viene trasmesso attraverso strutture solide vibranti. Pertanto, gli studiosi hanno lavorato sulla soppressione delle vibrazioni nella zona intermediaria, in questo caso il tessuto.
Trattenendo il tessuto si fa sì che il suono venga riflesso dal tessuto stesso.
La tecnica sorprendente è adatta a spazi ampi come stanze o automobili ed il tessuto è tenuto fermo per annullare le vibrazioni fondamentali per la trasmissione del suono.
Nella modalità di soppressione diretta la riduzione del volume dei suoni raggiunge i 65 decibel. Nella modalità mediata, il tessuto potrebbe ridurre la trasmissione fino al 75%.
L’articolo con il testo completo della ricerca è stato pubblicato il 1 aprile 2024 su Advanced Material.
I coautori sono: Jinan Lin (studente laureato dell’Università del Wisconsin a Madison), Henry Cheung, Guanchun Rui, Yongyi Zhao, Latika Balachander (studentessa laureata presso la Rhode Island School of Design), Taigyu Joo, Hyunhee Lee, Zachary P. Smith, Lei Zhu (professore alla Case Western University), Chu Ma (assistente professore all’Università del Wisconsin), Yoel Fink
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Immagini/Screenshot: MIT Grace Yang
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