Cấu trúc có thể diệt tiếng ồn, trong khi vẫn để không khí đi qua

Các văn phòng và căn hộ có thể sẽ được thay đổi diện mạo hoàn toàn nhờ phát minh mới của Đại học Boston: một loại metamaterial (loại vật chất nhân tạo, mà tính chất của nó phụ thuộc cấu trúc nhiều hơn là thành phần cấu tạo, tạm dịch là “siêu vật liệu”) có thể chặn tất cả tiếng ồn.

Trong video dưới đây, khi các nhà nghiên cứu nối một chiếc loa bật to vào đầu ống nhựa PVC không bịt kín, rồi lắng nghe ở đầu còn lại. Họ nghe thấy gì? Không gì cả.

Làm sao điều này có thể xảy ra? Họ không hề bịt ống bằng xốp cách âm hay các vật liệu cứng khác. Chiếc ống hoàn toàn để hở, chỉ là ở đầu cuối có một chiếc vòng nhỏ, được in 3D. Chính chiếc vòng hở đó đã triệt đến 94% âm thanh từ chiếc loa, đủ để làm cho tai người không nghe thấy gì.

Được đặt biệt danh “siêu vật liệu âm thanh,” chiếc vòng này được thiết kế theo mô hình toán học, giúp nó có thể giữ lại một số tần số âm thanh nhất định lan truyền trong không khí và phản hồi về phía nguồn phát ra. Các tấm phản âm thông thường thì hoạt động theo cách khác, chúng hấp thụ âm thanh và chuyển hóa thành nhiệt.

Điều đặc biệt nhất ở phát minh mới là nó hoàn toàn mở, cho phép ánh sáng và gió có thể đi qua, trừ âm thanh.

“Âm thanh được tạo ra bởi các dao động nhỏ trong không khí,” các nhà nghiên cứu cho biết. “Vì thế, mục tiêu của chúng tôi là diệt các dao động nhỏ đó. Nếu muốn có cấu trúc mở bên trong [căn phòng], chúng ta sẽ phải nhớ rằng đó cũng chính là con đường âm thanh ra vào.”

“Phút giây mà chúng tôi đặt vào và tháo ra thiết bị triệt âm này… đó đúng thực khác biệt như đêm và ngày,” Jacob Nikolajczyk – đồng tác giả của nghiên cứu cho biết. “Chúng tôi đã xem các kết quả này trên mô hình máy tính trong nhiều tháng – nhưng xem mô hình áp lực âm thanh trên máy tính là một chuyện, nghe nó tác động lên cơ thể mình lại là chuyện khác.”

Vì thế, tiềm năng ứng dụng của nó trong các thiết kế nội thất và kiến trúc là rất lớn. Ví dụ, người ta có thể đưa các chiếc vòng này vào bức tường hay các viên gạch trang trí, tạo ra tác dụng cách âm.

Có thể gắn nó vào các ống xả của động cơ phản lực, hay dưới các cánh quạt của máy bay drone. Các máy điều hòa không khí có thể giảm tiếng ồn, thậm chí cả máy quét MRI vốn phát ra âm to rất to lên bệnh nhân nằm ở trong, cũng có thể trở nên im lặng hơn.

Ngoài ra, loại cấu trúc này cũng không nhất thiết phải tròn hoàn hảo, nó có thể mang dạng lập phương hoặc sáu cạnh.

Sẽ ra sao nếu bạn có một cặp nút nhét tai có ứng dụng loại siêu vật liệu này? Có lẽ đây sẽ là giải pháp đáng giá cho nạn ô nhiễm tiếng ồn hiện nay.

Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Physical Review.