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沉默量子:新材料可以超级隔音,只允许噪声只在一个方向传递

 

科学家利用理论量子力学产生新物质研究人员发现,他们可以创建隔离振动的设备不是通过物质,而是振动从外围绕过他们说这些材料也可以像一个镜头一样把声音集中起来

微小的亚原子粒子的行为,使得科学家能够生产出一种新型的超静音隔音。

研究人员使用量子物理学理论的公式来建造材料,可以几乎完全隔绝声音和振动。

科学家们说,它可以用来帮助减少工业过程中的振动,或制造新的超静音室用于测试新产品。

 

(科学家用量子力学来设计使用钟摆(如上图所示),这时候周围被激发而振动,但内部完全平静。他们现在正在研究如何生产微型化新型隔音设备,可以被用来包间或者减少振动)

不像其他的隔音材料,它也可以被用来操控声音。

研究人员介绍,基于位于苏黎世瑞士联邦理工学院(ETH)的这项技术,可用于在一个方向传导声音,或者像镜头一样聚焦声音。

它可能造成客房的一部分是安静的,而可以让声音通过其他部分。

新的隔声利用量子力学中所谓的“边缘状态”,一个物理状态沿材料的边缘流动,而材料内部什么也没有发生。

来自苏黎世联邦理工学院理论物理学家Sebastian Huber教授,他领导的此项研究,教授说:“我们的研究结果可能使拓扑声学超材料变为现实,可利用表面声子的稳定性,作为可靠的波导。”

这项研究发表在《Science》杂志上,聚焦于被称为拓扑绝缘体的材料量子特性。

这些材料的导电能力,取决于它们被拉伸,拉或模制成的形状。

Huber教授和他的同事们使用数学公式,解释了材料中粒子的行为,来在一个更现实的尺寸上设计一个系统。

他们使用270个钟摆排列成矩形晶格,彼此通过小弹簧相连。

通过摇动两个摆的一端——很像当声音发生时材料的振动——他们可以看到运动传递到周围材料的外部。

然而,虽然围绕阵列的外侧摆在矩形外围有节奏地振动,而中心的摆却完全静止。

研究人员目前正在开发新设备,只有几厘米大小,而且不使用钟摆。

传统的暗室,就像用于F16战隼检测正在使用的暗室,使用的是碳纤维等减震材料,通过反射或透射来阻止发声。

它可以帮助创造新类型的暗室,使用消音和绝缘材料制造极其安静的空间。

这些往往需要在房间里大“蛋盒”式的材料,以捕获和抑制任何的振动。

这种新的隔音如果成功的话,可以显著减少包裹一个房间所需材料的数量。

来自苏黎世联邦理工学院的一位力学和材料研究人员,Chiara Dario教授说:“这样的应用非常具有挑战性,但还是现实的。”

房间里静得使人们产生幻觉

他们说沉默是金——但在美国有一个房间是如此的安静以致于其在很短的时间后就让人难以承受。

在位于明尼阿波利斯南部的Orfield实验室的“暗室”里幸存时间最长的人的记录仅有45分钟。

99.99%的吸声保持着吉尼斯世界纪录——世界上最安静的地方,但那里呆太久,你可能会开始出现幻觉。

它通过3.3英尺厚的玻璃声楔、双倍绝缘钢和英尺厚的混凝土墙壁,实现了超静音。

在房间里面待着十分令人混乱,以致于大多数人需要坐下来才行。

该房间被众多厂商使用,以测试他们的产品是如何响亮。

新材料在线编译整理——翻译:Gary     校正:摩天轮

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