Neues Metamaterial löscht Lärm komplett aus
Anwendungspalette groß - Bauteil aus dem 3D-Drucker lässt nur noch sechs Prozent passieren
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So unspektakulär sieht der Schallschlucker aus (Foto: Cydney Scott, bu.edu) |
Boston (pte011/08.03.2019/12:30) Forscher der Boston University http://bu.edu haben ein neues Metamaterial hergestellt, das Lärm zu 94 Prozent auslöscht. Projektleiter Xin Zhang und sein Doktorand Reza Ghaffarivardavagh haben das Bauteil mit in einem 3D-Drucker produziert. Es ist so geformt, dass es Schallwellen, die eintreffen, zur Schallquelle zurückschickt. Im Inneren des ringförmigen Schallvernichters finden Interferenzen statt, also Überlagerungen von Schallwellen, die Stille auslösen. Luft kann dagegen ungehindert durchströmen.
Wirksam dank Durchlässigkeit
"Heutige Schalldämmer bestehen aus dicken schweren Wänden", sagt Ghaffarivardavagh. Sie seien in bestimmten Fällen ungeeignet. "Mitarbeiter auf dem Vorfeld von Flughäfen tragen Kopfhörer, damit der Lärm der Turbinen ihr Gehör nicht schädigt", so der Doktorand. "Stellen Sie sich doch mal Lärmschutzmaßnahmen an den Turbinen selbst vor. Ein solches Flugzeug würde niemals abheben."
Metamaterialien sind künstlich hergestellte Werkstoffe, die kein Vorbild in der Natur haben. Die beiden Forscher sind begeisterte Mathematiker. Diese Fähigkeit haben sie genutzt, um ein Design für ein Bauteil zu entwickeln, das Schallwellen auslöscht. Sie berechneten die Dimensionen und Spezifikationen eines Bauteils, das Luft ungehindert passieren lässt, Schallwellen dagegen im Inneren auslöscht.
Experimente am Kunststoffrohr
Zuerst wurde mit einem Bauteil experimentiert, das die Geräusche eines Lautsprechers neutralisierte. Die Experten montierten ihn ans Ende eines Rohrs aus Kunststoff und dichteten ihn ab, sodass er nicht zu hören war. An der anderen Seite platzierten sie ihren offenen Schallvernichter. Auch hier war nichts zu hören. Ungläubige konnten durch die Öffnung schauen und sehen, dass sich die Membran des Lautsprechers bewegte, also Schall abstrahlte. Für diejenigen, die von der Funktionsfähigkeit immer noch nicht überzeugt waren, entfernte Ghaffarivardavagh das Bauteil aus Metamaterial. Sofort war das Wummern zu hören.
Bei Messungen stellten die Wissenschaftler fest, dass es gelungen war, den Schall fast völlig auszulöschen. Was übrig blieb, war für das menschliche Ohr nicht mehr wahrnehmbar. Zhang kann sich Schallschluckwände aus diesem Material vorstellen, die kein Hindernis für Luft und zudem teildurchsichtig sind. Auch Drohnen könne man abschirmen, sodass deren Motorgeräusche nicht bis zur Erde gelangen. "Wir wollen die Welt leiser machen", so Zhang.
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