Специалисты Бристольского университета обнаружили, что чешуйки на крыльях мотыльков служат отличными звукопоглотителями, даже когда они расположены на искусственной поверхности. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society A: Mathematical and Physical Sciences.
Ученые, недавно обнаружившие, что крылья мотыльков обеспечивают акустическую защиту от эхолокационных сигналов летучих мышей, выяснили, может ли их структура служить более эффективными звукопоглощающими панелями, когда они не движутся в свободном пространстве.
Летучие мыши и мотыльки участвуют в акустической гонке вооружений между хищником и жертвой с тех пор, как летучие мыши развили эхолокацию около 65 миллионов лет назад. Мотыльки находятся под огромным хищническим давлением со стороны летучих мышей и разработали множество средств защиты в своем стремлении выжить, но именно чешуйки на крыле мотылька являются ключом к преобразованию технологии шумоподавления.
“Сначала нам нужно было узнать, насколько хорошо будут работать чешуйки мотылька, если они будут находиться перед акустически сильно отражающей поверхностью, например, стеной. Нам также нужно было выяснить, как могут измениться механизмы поглощения при взаимодействии чешуек с этой поверхностью”, – рассказывает профессор Марк Холдерид из Бристольской школы биологических наук.
Ученые изучили это, поместив небольшие участки крыльев моли на алюминиевый диск, а затем систематически проверяя, как ориентация крыльев относительно входящего звука и удаление слоев чешуек влияет на поглощение.
Выяснилось, что крылья мотыльков оказались отличными звукопоглотителями даже при размещении поверх акустической твердой подложки, причем крылья поглощали до 87% входящей звуковой энергии. Эффект также широкополосный и всенаправленный, охватывающий широкий диапазон частот и углов падения звука.
“Еще более впечатляющим является то, что крылья делают это благодаря невероятной толщине, а слой чешуи составляет всего 1/50 часть длины волны звука, который они поглощают. Эти необычные характеристики позволяют считать крыло мотылька естественной акустической поглощающей метаповерхностью, материалом с уникальными свойствами и возможностями, которые невозможно создать с помощью обычных материалов”, — пояснил ведущий автор исследования доктор Томас Нил.
Возможность создания ультратонких звукопоглощающих панелей имеет огромное значение для акустики зданий. Поскольку города становятся все более шумными, растет потребность в эффективных, неинтрузивных решениях для ослабления звука. Кроме того, эти легкие звукопоглощающие панели могут оказать огромное влияние на индустрию путешествий, поскольку любое снижение веса самолетов, автомобилей и поездов повышает эффективность этих видов транспорта и снижает расход топлива и выбросы CO2, отметили исследователи.
