Questo nuovo materiale ‘matematicamente perfetto’ è in grado di annullare qualsiasi suono

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Il silenzio è prezioso e purtroppo molto raro. Viviamo in una società sommersa dai rumori, dove è praticamente impossibile trovarlo. Ma un nuovo studio potrebbe finalmente aver dato vita all’invenzione più geniale del 21° secolo: uno speciale materiale a forma di anello in grado letteralmente di inghiottire il suono.

Il silenzio è una delle cose più preziosa sulla Terra. Peccato però che il mondo in cui viviamo vada in tutt’altra direzione. Ma non solo. Gli attuali mezzi per assicurare il silenzio non hanno tenuto il passo con i tempi.

“Le barriere audio di oggi sono letteralmente muri spessi e pesanti“, ha detto il matematico Reza Ghaffarivardavagh.

Quest’ultimo, insieme ai colleghi dell’università di Boston, potrebbe avere una soluzione definitiva, un metamateriale acustico in grado di annullare il 94% del suono. Insieme a Xin Zhang, lo scienziato è partito dal presupposto che le “barricate” che attenuano i rumori, possono sì aiutare a soffocare il sibilo del traffico dell’ora di punta o contenere la sinfonia della musica all’interno delle pareti di una sala da concerto, ma si tratta di un approccio goffo non adatto a situazioni in cui anche il flusso d’aria è importante. Immaginiamo di barricare lo sfiato di un motore a reazione: l’aereo non lascerebbe mai la terra.

Xin Zhang e Ghaffarivardavagh si sono chiesti: “Possiamo progettare una struttura in grado di bloccare il rumore ma garantire il passaggio dell’aria?”

Grazie alla loro abilità matematica e alla stampa 3D, sono riusciti a farlo progettando una struttura aperta, simile a un anello, con specifiche matematicamente perfette, in grado di eliminare i suoni e mantenere il flusso d’aria. Non una barriera, quindi, ma un canale aperto.

Una tale impresa potrebbe essere possibile solo sviluppando un materiale con proprietà insolite e innaturali, capace di esercitare un’influenza isolata sui suoni. Si tratta in altre parole di un metamateriale acustico. Quest’ultimo è stato modellato in modo tale da inviare i suoni in entrata al punto da cui provenivano. All’interno dell’anello, un modello elicoidale interferiva con i suoni, impedendo loro di trasmettersi verso il centro (aperto) preservando il passaggio dell’aria.

anello silenzio2

“Il suono è causato da minuscoli disturbi nell’aria. Quindi, il nostro obiettivo era quello di mettere a tacere quelle piccole vibrazioni”, hanno spiegato Ghaffarivardavagh e Zhang. “Se vogliamo che l’interno di una struttura sia aperta, dobbiamo tenere a mente che questo sarà il percorso attraverso il quale il suono viaggerà”.

I due ricercatori hanno calcolato le dimensioni e le specifiche che il metamateriale avrebbe dovuto avere per interferire con le onde sonore trasmesse, impedendo che il suono, ma non l’aria, venisse irradiato attraverso la struttura aperta. Per farlo, hanno sfruttato le potenzialità della stampa 3D.

Come test case, hanno deciso di creare una struttura in grado di silenziare il suono proveniente da un altoparlante. In laboratorio, hanno sigillato l’altoparlante nell’estremità di un tubo in PVC. Dall’altra parte, hanno fissato il metamateriale acustico. A quel punto, gli scienziati hanno cliccato sul pulsante play e si sono messi in ascolto. In piedi, nel bel mezzo della stanza, non hanno sentito la nota irritante trasmetta dall’altoparlante.

Il metamateriale, che circondava il perimetro interno della bocca del tubo, funzionava come un vero e proprio pulsante “muto”. Quasi magia.

Confrontando i livelli sonori in presenza e assenza del metamateriale, il team ha calcolato che nel primo caso essi potevano essere ridotti quasi del 94 percento.

Ora che il loro prototipo si è rivelato così efficace, i ricercatori hanno una serie di idee per applicare il metamateriale in modo da rendere il mondo più silenzioso.

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Francesca Mancuso

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Giornalista pubblicista specializzata in Editoria, Comunicazione Multimediale e Giornalismo. Nel 2011 ha vinto il Premio Caro Direttore e nel 2013 ha vinto il premio Giornalisti nell’Erba grazie all’intervista a Luca Parmitano.
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