蝌蚪

数学上堪称完美的3D打印材料,能吸收所有

发布时间:2022/9/17 14:56:24   
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这个看似简单的3D打印材料实际上是一个数学奇迹。(图片来源:CydneyScott,BostonUniversity)

在当今社会,沉默不仅仅是黄金。它比起黄金要更珍贵和罕见。想想钻石,或是钚,据报道,它们每克售价在美元左右。

但事实上,我们的生活方式——人类、嘈杂的汽车、火车以及如地狱般的蓝牙扬声器——安静可能马上就会变为地球上最珍贵的东西了。

但麻烦在于,我们获得片刻安静的手段并没有跟上时代的发展。当楼上的伙计唱着摇滚动次打次的时候,我们还是只能用泡沫耳塞堵住耳朵。或者是希望我们与邻居之间隔着的那堵墙可以拯救我们。

数学家RezaGhaffarivardavagh在近期的一份新闻稿中指出:“现如今的隔音屏障就仅仅是那些厚重的承重墙。”

但Ghaffarivardavagh和他在波士顿大学的同事可能终于提出了一项21世纪最机智的发明:一种能够吞下声音的材料。

研究人员将其称为“声学超材料(acousticmetamaterial)”,并在本月《物理评论》杂志上发表的论文中分享了他们的研究,他们将噪音视作一个数学问题,并利用数学结构将其消除。

当然,这可能比你放在床边的那套耳塞要大一些,并不是那种你可以舒服地塞进耳朵里的东西。

但这只是为了达成研究目标的一个原型——基本上就是一内衬着研究人员所说的“声学超材料”的长PVC管。

而这就是真正的奇迹:一个数学上完美的3D打印材料,可以插入任何地方,并能设计用于消除特定的声音。

为了实现他们的实验,波士顿大学的研究人员设计出了消除扩音器中发出的轰鸣的材料。他们的计算结果是,一个塑料管能够吞下一个扩音器的声音,即在管子的另一端,除了空气的声音,你什么都听不到。

这个由纸和铝支撑的材料,完全使扬声器闭嘴了,再也听不到它的轰鸣声。

而当研究人员将这个材料从管子中取下时,轰鸣声瞬间就回来了。

“我们第一个将这个材料放置和去除的那一刻……感受简直天差地别”,合著者JacobNikolajczyk说道,“这几个月来,我们一直在计算机中建模来观察实验的结果——但在计算机上看到声音压力的水平变化是一回事,实际上听到这些声音就又是另一回事儿了。”

想想你正在用这个管子玩一个反电话游戏。一个人在管子的一头讲话,而你只能听到他呼吸的声音。

现在,我们终于在这个喧闹的世界里找到了一隅宁静之地。研究人员已经为他们的成果想好了一系列现实世界中的用途。比如,当亚马逊以后不得不用无人机一家一家送货上门的时候。

但只要这些无人机配置了这些声学超材料,它们就再也不会吵到我们了。当然,我们还可以把它用在一个我们无法忍受的地方:吸尘器。

研究人员补充道:“我们的结构超级轻巧、公开以及设计精美。每一块都可以作为瓷砖或者是砖头来扩大生产规模,这样我们就可以建造一个隔音且透气的墙。”

只要把这些材料加到公寓那薄薄的墙上,那么我们就能得到宝贵的安静。

那么最好的部分是什么呢?这个材料不仅能去除空气中的声音,还能将它反弹回去。

蝌蚪五线谱编译自mnn,译者李彤馨,转载须授权



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