Akustični metamaterijal po uzoru na krila insekata

15.12.2020. | Gradjevinarstvo.rs

Biomimikrija tema je mnogih istraživanja koja rešenja pronalaze u prirodnim strukturama i zakonitostima. Timovi sa univerziteta širom sveta eksperimentišu u cilju da stvore prorodne materijale koji će biti još efikasniji od postojećih. Jedan od timova koji se bavi upravo ovom tematikom dolazi sa University of Bristol. Oni su proučavali materijal na krilima nekih moljaca koji može pomoći tim insektima da izbegnu da ih pojedu šišmiši.

Kombinujući simulacije i eksperimente, tim je otkrio da povezane vibracije ljuspica na krilima omogućavaju moljcima da apsorbiraju ultrazvuk u širokom opsegu frekvencija. Otkriće bi moglo dovesti do razvoja bioinspirisanih zvučno-izolacionih materijala s potencijalom da budu efikasniji.

3D prikaz krila moljca

Apsorberi ultrazvuka - 3D prikaz krila moljca (Foto: Simon Reichel/Thomas Neil/Zhiyuan Shen/Marc Holderied)

Mnoge vrste moljaca imaju istančano čulo kojim osete šišmiša, međutim mnogima nedostaje ta sposobnost. Zbog toga, moljci koriste akustičnu kamuflažu kako bi izbegli otkrivanje. To uključuje zvučne talase koji se prostru ili apsorbuju na krilima moljca. Naučnici su proučavali slične metamaterijalne strukture na ljuspicama krila leptira, koja mogu imati posebna optička svojstva koja proizvode živopisne dugine boje. Međutim, ovo nije pogodno za prigušivanje zvuka, pa se postavlja pitanje šta je drugačije na krilima moljaca. 

Istraživači su u studiji proučavali mehanizme prigušivanja zvuka kod dve vrste moljaca - Antheraea pernyi i Dactyloceras lucina. Prvo su koristili tehniku skeniranja elektronskim mikroskopom i mikroračunarsku tomografiju za proučavanje oblika i rasporeda krila obe vrste. Slike su otkrile preklapajući raspored krila u obliku vesla sa "drškama" pričvršćenim na krute, lagane membrane. Ti su slojevi obično bili debljine manje od 0,3mm, što je mnogo kraće od talasnih dužina ultrazvuka koje koriste šišmiši. Nakon toga su eksperimenti pokazali da ovi slojevi mogu značajno prigušiti zvučne talase u širokom opsegu ultrazvučnih frekvencija. Apsorbuje se zvuk na frekvencijama od samo 20kHz, a slojevi pokazuju maksimalnu apsorpciju od 72% na 78kHz.

Uz pomoć kompjuterske simulacije i modela razvijeni su mehanizmi odgovorni za ova napredna svojstva apsorpcije. Ljuspice se značajno razlikuju u pogledu veličine i oblika što zavisi od njihovog položaja na kriliu. Tim je otkrio da to dovodi do varijacija u prirodnim rezonantnim frekvencijama ljuspica. Otkrivena je i snažna sprega između vibracija susednih ljuspica na zajedničkim membranama. To znači da ljuspice zajedno prigušuju akustične talase u širokom opsegu frekvencija. Ovo se u potpunosti razlikuje u odnosu na akustično ponašanje leptirovih krila, čije jednolične ljuspice reaguju samo u malim, lokalizovanim skupovima.

Na krilima ove dve vrste moljaca potvrđeni su po prvi put primeri prirodnih akustičnih metamaterijala. Po uzoru na njih bi mogli da se stvore lagani, ultratanki paneli sa zvučnom izolacijom, s potencijalom da nadmaše debele, porozne apsorbere koji se trenutno koriste za zvučnu izolaciju.

Komentari: 0

Vezane kategorije


TEKSTOVI /iz kategorije/


ISTAKNUTE FIRME /iz kategorije/


Anketa

Koja vrsta pokrivke se nalazi na krovu vašeg objekta?
Nenad 19.10.2021.
Da li LED sijalice i creva imaju zaštitu od...
Vida 15.10.2021.
Kada će u opštini Surčin biti sproveden pro...
Đorđe 14.10.2021.
Radio bi 2 vikend kuće na Zlatiboru unutraš...
Kamenorezac 11.10.2021.
NIje poskupeo kamen, možete proveriti na sa...
Ivan 06.10.2021.
Sve je to ok. Ali da su bar vratili put u p...