Надрукований на 3D-принтері пристрій поглинає звук як чорна діра

Фізики розробили компактний пристрій, який здатен майже повністю пригнічувати відбиття звуку всередині труб і вентиляційних каналів. Конструкцію назвали «звуковою чорною дірою» через схожість у поведінці: звукова хвиля, що потрапляє всередину, поступово сповільнюється й практично не повертається назад.

Подібні пристрої існували й раніше, але їх доводилося вбудовувати безпосередньо у стінки труби ще на етапі виробництва. Це робило технологію незручною для вже встановлених систем вентиляції, кондиціонування чи промислових трубопроводів.

Дослідники з Університету Рамона Лулля в Іспанії запропонували принципово іншу конструкцію. Замість того щоб змінювати стінки труби, вони розмістили на центральному стрижні серію кілець із поступово змінюваним розміром. Такий модуль можна надрукувати на 3D-принтері окремо й просто вставити у кінець наявної труби.

Проміжки між кільцями утворюють послідовність порожнин, які змінюють поширення звукової хвилі. У міру проникнення звуку всередину конструкції він сповільнюється, його енергія концентрується, а потім частково перетворюється на тепло через взаємодію повітря з поверхнею пристрою.

Для випробування дослідники надрукували прототип завдовжки 15 сантиметрів і встановили його в акустичну трубу. Динамік генерував хвилі різних частот, а мікрофони вимірювали, яка їхня частина відбивається назад. Результати експерименту добре збіглися з даними комп’ютерного моделювання.

Повністю усунути відбиття пристрій поки що не може, проте нова конструкція показала нижчий коефіцієнт відбиття, ніж традиційна «звукова чорна діра» зіставних розмірів, і зберігала ефект у ширшому діапазоні частот. Ключова перевага — вставку не потрібно проєктувати разом із трубою, її можна адаптувати до каналів різної форми та з різних матеріалів.

У перспективі технологія може знайти застосування у вентиляції, кондиціонуванні, промислових системах і глушниках, де відбиття звукових хвиль посилює шум. Перш ніж перейти до практичного використання, дослідникам ще належить перевірити роботу конструкції за умов руху повітряного потоку, високих температур, перепадів тиску та забруднення порожнин частинками.