Da próxima vez que você estiver em um restaurante ou em um escritório ou no aeroporto, olhe para o teto. Você pode ver painéis circulares em forma de nuvens, ou telhas de espuma com nervuras ou ripas de madeira minimalistas ou faixas suspensas parecidas com velas, ou apenas os onipresentes retângulos acinzentados de todas as lanchonetes da escola secundária nos Estados Unidos. Embora possam ser esteticamente agradáveis (ou não), esses materiais são projetados para absorver o som e tornar o ambiente mais silencioso.
Podemos não notar, mas grande parte do nosso ambiente é de fato construído ou projetado para reduzir o ruído do mundo moderno. Cortinas grossas ajudam a criar o silêncio nos escritórios de advocacia. Portas dianteiras pesadas de madeira guardam parte do barulho das casas nas ruas.
Agora, pesquisadores da Universidade de Boston criaram um novo tipo de material que pode bloquear o som enquanto permite o fluxo de ar. É o que é conhecido como “metamaterial” - um material que foi projetado para ter propriedades não encontradas na natureza. O minúsculo padrão helicoidal de plástico dentro da concha em forma de anel envia ondas sonoras de entrada de volta à sua origem, bloqueando assim o som, mas não o ar.
"A questão de podermos silenciar as ondas sonoras enquanto mantemos o fluxo de ar inspirou a comunidade de pesquisa por décadas", diz Xin Zhang, professor da Faculdade de Engenharia da Universidade de Boston, que liderou o projeto e co-autor de um artigo sobre o material. que foi recentemente publicado na revista Physical Review B.
Permitir o fluxo de ar é fundamental para alguns usos potenciais do material. Você não pode colocar um material silenciador tradicional em um motor a jato ou um drone e ainda permitir que ele voe. Mas o novo metamaterial impresso em 3D poderia ser usado para reduzir o ruído de aeronaves, ventiladores e sistemas HVAC sem interferir no fluxo de ar.
O design do material em formato de rosquinha é potencialmente “muito útil”, diz Kathryn Matlack, professora de engenharia mecânica e ciências na Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, que estuda metamateriais acústicos, já que “a maioria dos materiais atenuantes são sólidos e prevenir o fluxo de ar. ”
Para testar o metamaterial no laboratório, os pesquisadores da Universidade de Boston tentaram silenciar um alto-falante. Eles selaram o alto-falante em uma extremidade de um tubo de PVC e anexaram um anel do metamaterial ao outro. Então eles bateram o jogo.
Silêncio.
Olhando para o tubo de PVC, eles puderam ver os subwoofers do alto-falante latejando. Mas eles não podiam ouvir nada. O material, por seus cálculos, bloqueou 94% do som.
Foi como apertar o botão "mudo", disseram os pesquisadores.
Um anel do metamaterial (BU. Foto de Cydney Scott). O metamaterial também é barato de se fazer e leve, diz Reza Ghaffarivardavagh, um estudante de doutorado em engenharia mecânica na Universidade de Boston.
“Esses recursos abrem oportunidades para novas e excitantes aplicações”, diz ele.
O material poderia reduzir o ruído de uma máquina de ressonância magnética, às vezes comparado a uma britadeira. Pode ser usado como uma barreira contra o tráfego. Ele também pode ser usado no lugar de materiais tradicionais de isolamento acústico como azulejos acústicos ou cortinas. A forma externa não precisa ser um anel; pode ser qualquer coisa, desde um hexágono a um quadrado, para que os clientes possam encomendar paredes de som personalizadas esteticamente agradáveis para restaurantes ou teatros.
Um mundo mais calmo não será apenas mais relaxante. Também poderia ser mais saudável. Há evidências crescentes de que a “poluição sonora ambiental” tem efeitos negativos em nossos corpos e mentes, elevando o risco de tudo, desde doenças cardíacas até problemas cognitivos. No ano passado, a Organização Mundial de Saúde divulgou diretrizes para apoiar os formuladores de políticas na redução do ruído ambiental de fontes como carros, trens e turbinas eólicas. Ruído excessivo também é ruim para animais não humanos. Pesquisas em andamento estão investigando como a poluição sonora reduz a biodiversidade.
Zhang diz que o metamaterial gerou interesse de várias organizações em diferentes setores, incluindo manufatura, energia e fabricação de automóveis.
"Agora estamos trabalhando para abordar a viabilidade de cada potencial aplicativo e projeto", diz ela. "Estou esperançoso de que veremos uma aplicação comercial de alguma forma nos próximos anos".
