fbpx

Účinná protihluková ochrana: Autory nových materiálů inspirovaly můry 1 fotografie
Křídla můry pod mikroskopem (zdroj: University of Bristol)

Šupiny na křídlech můr jsou podle fyziků, věnujících se akustice, klíčem k nové technologii potlačení hluku

Zveřejněno: 11. 8. 2022

Akustické závody mezi netopýry a můrami probíhají už asi 65 milionů let. Tedy od té doby, co se u netopýrů vyvinula echolokace, což jim výrazně zvýšilo šanci na získání potravy. Můry jsou od té doby pod obrovským evolučním tlakem, aby si vyvinuly obranu a aby přežily.

Jednou z jejich adaptačních technik jsou drobné šupinky na křídlech, které by nyní mohly být klíčem k vývoji budoucí technologie potlačení hluku. Vyplývá to z nové studie zveřejněné v odborném časopise Proceedings of the Royal Society A: Mathematical Physical and Engineering Sciences.

Jak nové materiály vznikají

„Můry budou inspirovat další generaci materiálů pohlcujících zvuk,“ říká hlavní autor studie Marc Holderied, profesor smyslové biologie na School of Biological Sciences spadající pod University of Bristol ve Velké Británii. Vědci již dříve zjistili, že křídla můr poskytují ochranu před echolokací netopýrů prostřednictvím porézních nanostrukturních šupin na jejich povrchu.

Tyto šupiny pohlcují zvuk. Jsou asi 100–200 mikronů dlouhé a pouze 1 až 2 mikrony tlusté, tedy menší než vlnová délka zvuku nejvyšší frekvence používaného netopýry při echolokaci. To znamená, že neodrážejí zvukové vlny zpět k netopýrovi a namísto toho vibrují a přeměňují zvuk na kinetickou energii.

Nyní vědci zkoumali, zda by je tato struktura mohla vést ke konstrukci materiálu sloužícího ke zvukové absorpci. Konkrétně studovali schopnosti křídel můr připevněných k povrchu absorbovat zvuk. „Nejdříve jsme potřebovali vědět, jak dobře by to fungovalo, kdyby můry byly před akusticky vysoce odrazivým povrchem, jako je zeď,“ říká Marc Holderied, profesor smyslové biologie na School of Biological Sciences. „Potřebovali jsme také zjistit, jak se mohou změnit mechanismy absorpce takového povrchu,“ dodává.

Křídla absorbovala až 87 % zvukové energie, přicházející z mnoha různých úhlů.

Zkoumali to umístěním malých částí křídel můr na hliníkový disk a poté testováním, jak orientace křídla s ohledem na příchozí zvuk a odstranění vrstev šupin ovlivňuje absorpci zvuku. Zjistili, že křídla absorbovala až 87 % příchozí zvukové energie když byla připevněna na pevný povrch, a zároveň absorbovala široký rozsah frekvencí přicházející z mnoha různých úhlů.

„Ještě působivější je, že křídla to dělají, i když jsou neuvěřitelně tenká, přičemž vrstva měřítka je pouze 1/50 tloušťky vlnové délky zvuku, který pohlcují,“ vysvětluje doktor Thomas Neil, další vědec z Bristolu. „Tento mimořádný výkon kvalifikuje křídlo můry jako přirozeně se vyskytující akusticky pohlcující metapovrch. Materiál, který má jedinečné vlastnosti a schopnosti, které není možné vytvořit pomocí konvenčních materiálů,“ dodává Neil.

Kam všude s nimi?

Vytvoření ultratenkých zvuk pohlcujících panelů má význam jak pro stavebnictví, tak pro cestování. S tím, jak se města stávají hlučnějšími, potřeba nerušivého zmírňování hluku roste. Lehké panely pohlcující zvuk mohou mít také obrovský dopad na cestovní ruch, kde jakákoli ušetřená hmotnost v letadlech, autech a vlacích zvyšuje jejich účinnost.

Dosud bylo studium absorpce zvuku prováděno na ultrazvukových frekvencích, které jsou nad rozsahem, který mohou vnímat lidé, protože echolokace netopýrů využívá zvukové vlny právě v tomto rozsahu. To ovšem není praktické pro použití při zmírňování hluku, protože takové technologie by musely tlumit hlukové znečištění, které je pro lidi slyšitelné.

Na pořadu dne je teď výroba prototypů, které fungují na nižších frekvencích, tedy v rozsahu lidského sluchu.

Související…

Kam nás zavede biotechnologická revoluce: Bude smrt už jen dobrovolná?
Zdeňka Musilová

foto: University of Bristol, zdroj: Cosmos Magazine

Tipy redakce

Kdy u lidí nastává smrt? Odpověď přinesly pokusy s prasečím mozkem

Kdy u lidí nastává smrt? Odpověď přinesly pokusy s prasečím mozkem

Je smrt něco nezvratného? A kdy vlastně nastává? Všechny vyspělé státy mají ve...

Severní magnetický pól se hýbe a jeho pohyb se zrychluje. Země je v ohrožení

Severní magnetický pól se hýbe a jeho pohyb se zrychluje. Země je v ohrožení

Jdu na sever. A už jdu na jih! Tenhle výrok učitele ze hry Dobytí severního pólu...