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。
其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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