صلح خبر – سجاد جوهردلوری: اگر تاکنون در مسیر سفرتان کنار جاده توقف کرده و قصد استراحت در غوغای عبور اتومبیل‌ها را داشته‌اید یا از دست سروصدای مهمانی همسایه‌ی خود دندان‌هایتان را به هم فشرده باشید دقیقا میدانید که ناتوانی در نادیده گرفتن صدا‌های محیط اطراف چقدر عذاب‌آور است. به تازگی یک پیشرفت جدید رخ داده است که میتواند آرام و بی‌صدا کردن اوضاع دور و برتان را کمی آسانتر کند؛ و البته مانع بهره‌مندی از هوا و نور خورشید نشود.

فرض کنید میخواهید صدا‌های مزاحم را از اتاق خوابتان دور نگه دارید، از چه چیزی برای این منظور استفاده میکنید؟ اگر دیوار‌های اتاقتان از مواد سنگین و ضخیم و جاذب صدا ساخته نشده باشند، شاید یک پتوی بلند جلوی محل ورود صدا آویزان کنید. اما اگر قصدتان جلوگیری از ورود صدا به لابی بزرگ یک ساختمان باشد چه میکنید؟ مواد سنگین مناسب غایت شما نخواهند بود چرا که باعث جلوگیری از ورود نور خورشید نیز میشوند. اگر بخواهیم از شنیدن صدای گوش‌خراش موتور یک هواپیما نیز به همین روش استفاده از مواد سنگین اجتناب کنیم هواپیما زمین‌گیر میشود.

راه حل چیست؟ پاسخ در لوای فراماده خوابیده است. فراماده ماده‌ایست که در آن از خصوصیاتی مهندسی شده و تصنعی در شکل یا ترکیبشان بهره‌گیری میشود به گونه‌ای که بتوانند مسیر امواج نور یا صدا را تغییر دهند. یک ذره‌بین را در نظر بگیرید، شکل منحنی شیشه‌ی آن امواج نور را منحرف کرده و روی یک نقطه متمرکز میکند. پرتو‌هایی که به لبه برخورد میکنند بیشترین و پرتو‌هایی که از مرکز ذره‌بین عبور میکنند کمترین میزان شکست را تجربه میکنند. از طریق ساخت یک جسم ترکیبی نیز همین کار را میتوان انجام داد به این صورت که به جای ساخت لنز‌هایی با شکل خاص، جسمی بسازیم که از مواد مختلفی ساخته شده باشد، موادی که هرکدام امواج را به نحوه‌ی مورد نظر منحرف میکنند. موادی که حداقل انحراف را به همراه دارند در مرکز جسم و موادی که حداکثر شکست یک پرتو را به ارمغان می‌آورند در گوشه‌های جسم به کار ببریم. بسته به هدف ساخت این فراماده مهندسین میتوانند از گستره‌ی مختلفی از مواد و شکل‌ها برای شکست نور به میزان دلخواه خود استفاده کنند.

همین موضوع در مورد امواج صدا نیز صدق میکند. فرامواد آکوستیکی میتوانند از شکل یا ترکیبشان و بسته به هدف مورد نظر در جهت ایجاد مانع برای این امواج یعنی انحراف و یا بازتاب آن‌ها مورد استفاده قرار گیرند. و، اما برای اینکه مانعی برای عبور نور و هوا ایجاد نشود شکل ماده باید به دقت انتخاب شود.

صدا چگونه منتقل میشود؟ از طریق به وجود آوردن آشفتگی‌هایی به صورت امواج موازی در هوا. هدف نیز در اینجا خاموش کردن آن آشفتگی‌های ریز است. اگر بخواهیم که هوا درون ساختار تولیدی ما ورود کند باید در ذهن داشته باشیم این همان هواییست که صدا از طریق آن منتقل میشود در نتیجه کار ساده‌ای نخواهد بود.

اگر بخواهیم به طور ساده توضیح بدهیم باید بگوییم که محققان به منظور ساخت جسم مانع‌صدا و هواباز مورد نظر خود شروع به ترکیب دو ماده‌ای کردند که امواج صدا را کمی متفاوت از هم میشکنند تا قدرت مانع‌صدایی ترکیب دو با هم از مجموع قدرت جداگانه‌ی هر دو بیشتر شود؛ پر واضح است که توان مجموع دو موج از مجموع توان‌های تک‌تک این موج‌ها بیشتر است. قدم بعدی تعیین دقیق شکلی بود که برای بدست آوردن بیشترین کاهش صدا نیاز داشتند. شکل مورد نظر در نهایت به شکل حلقه‌ای بود که از شش تونل توخالی روی هم که حول طول خود و به صورت مارپیچ چرخیده بودند تشکیل شده بود. این شکل میتواند امواج صدا را به همین شکل پیچشی درون تونل‌های مانع‌صدا حبس کند.

به منظور آزمایش این طرح از شش لوله‌ی گفته‌شده به اندازه‌ی حلقه‌ی چسب نواری پرینت سه بعدی گرفته شد و در انتهای یک لوله‌ی پی‌وی‌سی قرار داده شد. در سمت دیگر یک بلندگو قرار گرفت و شگفتا که ۹۴ درصد از میزان صدا کاهش پیدا کرد.

اگر در اتاق بودید اصلا متوجه صدای بلند بلندگو‌ها نمیشدید امل تنها کافی بود تا به ورودی لوله نزدیک شوید و لرزش ناشی از صدا را حس کنید. فراماده‌ای که حول ورودی لوله قرار گرفته بود همچون دکمه‌ی سایلنت عمل میکرد.

محققان اشاره میکنند که طرحشان انعطاف پذیر است به این معنی که میتوان آن را در هر اندازه و شکلی تهیه کرد تا فرکانس دلخواه را بلاک کند و همزمان نور و هوا را از خود عبور دهد. این به خودی خود نوید موفقیت‌های بیشتری را در آینده‌ای نزدیک و در صنعت کاهش آلودگی صوتی میدهد.

شایان ذکر است بدانید که دو محقق ایرانی و چینی از دانشگاه بوستون به این موفقیت دست پیدا کرده‌اند، رضا غفاری‌فرد‌آفاق و شین ژنگ.

منبع: curiosity