Revolučná technológia umožní extrémne účinne potlačiť hluk pomocou plazmy
Výskumníci zo švajčiarskej univerzity EPFL vyvinuli 100 % účinný ultratenký systém aktívneho potláčania hluku, ktorý namiesto reproduktorov využíva plazmový pohonný systém s ionizovaným vzduchom. Vrstva s hrúbkou 17 mm dokáže blokovať 20 Hz hluk rovnako ako stena s hrúbkou 4 m. Zvukové vlny, ktoré počujeme, sú v podstate tlakové vlny vo vzduchu okolo nás. Aktívne potlačenie hluku (Active noise cancellation – ANC) funguje tak, že meria tieto tlakové vlny pomocou mikrofónu, následne generuje presne rovnaké opačné tlakové vlny a prehráva ich cez reproduktor.
Tlak sa odoberie z vrcholov pretlaku a pridá sa k priehlbinám podtlaku a nová vlna viac-menej vymaže existenciu starej vlny. ANC funguje dobre v slúchadlách a autách, kde je akustické prostredie primerane kontrolované a miesta počúvania sa dajú primerane ľahko určiť. Funguje to dobre aj v mierke miestnosti, no ak chcete zrušiť nízkofrekvenčné, dlhovlnné basy, budete na to potrebovať stenu plnú reproduktorov. A čo keby vaše reproduktory mohli byť supertenké dosky? Tím EPFL Acoustic Group sa rozhodol otestovať schopnosti potláčania hluku iónových reproduktorov na báze plazmy, ktoré sú tenké, ľahké, jednoduché a lacné.
Tieto reproduktory fungujú ako iónové pohonné systémy využívajúce elektrické pole na ionizáciu okolitého vzduchu na plazmu, čím vznikajú kladne a záporne nabité častice. Ióny sa potom magneticky urýchľujú a tlačia na okolitý vzduch a vytvárajú tlakové vlny. Zmenou použitého napätia môžete okamžite zmeniť, koľko vzduchu sa tlačí. Video ukazuje plazmový reproduktor postavený pomocou perforovaných kovových platní s drôtenými slučkami v krátkej vzdialenosti za nimi.
Takéto zariadenie veľmi dobre reaguje na zmeny napätia, pretože neexistuje žiadna relatívne ťažká membrána reproduktora, ktorá by sa mala pohnúť predtým, ako začnete pohybovať vzduchom. „Chceli sme čo najviac znížiť účinok membrány, pretože je ťažká,“ vysvetľuje Stanislav Sergeev, postdoktorand v EPFL a prvý autor novej štúdie publikovanej v Nature Communications. „Najprv ionizujeme tenkú vrstvu vzduchu medzi elektródami, ktorú nazývame plazmakustická metavrstva. Rovnaké vzduchové častice, teraz elektricky nabité, môžu okamžite reagovať na príkazy vonkajšieho elektrického poľa a efektívne interagovať so zvukovými vibráciami vo vzduchu okolo zariadenia, aby ich zrušili.“
Výskumný tím zistil, že tieto plazmové reproduktory boli výnimočne citlivé a efektívne pri rušení vysokých frekvencií. No takisto sa ukázalo, že môžu byť úplne účinné pri potláčaní nízkofrekvenčných zvukov. Napríklad 20 Hz je zhruba nízkofrekvenčný limit ľudského sluchu. Tento tón je taký nízky, že jeho vlnová dĺžka vo vzduchu je 17 m. Keby ste chceli utlmiť 20-hertzovú zvukovú vlnu pomocou bežnej peny na redukciu hluku alebo stien pohlcujúcich zvuk, potrebovali by ste mať hrúbku približne 4 m. Systém s plazmakustickou metavrstvou by mohol úplne zrušiť túto vlnu len pri jednej tisícine vlnovej dĺžky, teda pri hrúbke iba 17 mm.
Metavrstva pohltí 100 % intenzity prichádzajúceho zvuku a nič sa neodrazí späť. Výskumníci tak odhalili úplne nový mechanizmus absorpcie zvuku, čím sa otvárajú nové hranice v oblasti kontroly hluku, kde záleží na priestore a hmotnosti, najmä pri nízkych frekvenciách. EPFL udelil licenciu na technológiu založenú na plazme švajčiarskej spoločnosti Sonexos, ktorá sa chystá na jej komercializáciu v širokej škále aplikácií.
Zdroj: newatlas.com.
