Metamateriały drukowane 3D, które pozwalają zdalnie kontrolować dźwięk i wibracje

Metamateriały drukowane 3D, które pozwalają zdalnie kontrolować dźwięk i wibracje

Zespół naukowców z USC Viterbi w Los Angeles stał się pionierem nowego sposobu kontrolowania dźwięku. Choć wcześniej pisano już o rozwoju metamateriałów drukowanych 3D,  ten ostatni przełom jest wyjątkowy, ponieważ pole magnetyczne może być używane zdalnie, aby włączać i wyłączać właściwości akustyczne danego metamateriału.

Metamateriał jest materiałem, którego własności zależą od jego struktury w skali większej niż cząsteczkowa, a nie jedynie od struktury cząsteczkowej. Zespół wykorzystał technologię druku 3D do tworzenia specjalnych metamateriałów, które są w stanie blokować fale dźwiękowe i wibracje mechaniczne, ze względu na ich unikalną strukturę sieciową. Obecność cząsteczek żelaza w strukturze oznacza, że ​​pole magnetyczne może zostać użyte do jej odkształcenia, co spowoduje zmianę jego właściwości. W ten sposób metamateriał drukowany w 3D może być zdalnie przełączany ze stanu aktywnego na pasywny.

Metamateriały drukowane 3D, które pozwalają zdalnie kontrolować dźwięk i wibracje druk 3D w badaniach metamateriał

„Podczas wytwarzania struktury geometria nie może zostać zmieniona, co oznacza, że ​​właściwość jest stała. Chodzi o to, że możemy zaprojektować coś bardzo elastycznego, aby można było go zmienić za pomocą zewnętrznych elementów sterujących „- powiedział Wang, adiunkt inżynierii cywilnej i ochrony środowiska. „Możesz zastosować zewnętrzną siłę magnetyczną, aby odkształcić strukturę i zmienić architekturę oraz geometrię wewnątrz niej. Po zmianie architektury zmieniasz właściwość. Chcieliśmy osiągnąć ten rodzaj wolności, aby przełączać się między państwami. Za pomocą pól magnetycznych przełącznik jest odwracalny i bardzo szybki. ”

zaprojektujemy szkolenie z druku 3d dla twojej firmy

Zobacz także: Firma BASF prezentuje nową gamę materiałów do drukowania 3D

Właściwości akustyczne metamateriału pozwalają mu blokować fale dźwiękowe o pewnej częstotliwości, a także wibracje mechaniczne. Jest to przydatne w wielu celach, w tym w eliminowaniu szumów, kontroli wibracji i maskowania dźwiękowego, które można wykorzystać do ukrywania obiektów przed falami akustycznymi.

Zobacz także: MIT drukuje 3D SoFi, robotyczną rybę do podwodnej obserwacji

Wyjątkowość tych drukowanych metamateriałów akustycznych 3D nadaje im właściwości gęstości ujemnej i modułu ujemnego. W przypadku materiałów codziennych właściwości te są pozytywne. Jeśli obiekt ma dodatni moduł, odeprze go, gdy go odepchniesz. Natomiast obiekty o ujemnym module przyciągają cię, przyciągając cię do nich, gdy naciskasz. Sytuacja z obiektami wykazującymi gęstość ujemną jest podobnie sprzeczna z intuicją. Kiedy odsuniesz te przedmioty od siebie, zamiast tego będą one poruszać się w twoją stronę.

Metamateriały drukowane 3D, które pozwalają zdalnie kontrolować dźwięk i wibracje druk 3D w badaniach metamateriał 1

Fale dźwiękowe i wibracje mechaniczne o pewnej częstotliwości mogą być kontrolowane przez obiekty, których struktura daje im jedną, negatywną właściwość z tych dwóch. Kiedy obie właściwości są albo ujemne, albo dodatnie, wibracje są w stanie przejść ponownie. Zespół USC Viterbi był w stanie zdalnie sterować swoim metamateriałem za pomocą pola magnetycznego, przełączając się między podwójnym pozytywnym (przekazywaniem dźwięku), pojedynczym negatywem (blokowaniem dźwięku) i podwójnym negatywem (przekazywanie dźwięku).

Możliwość dowolnego włączania i wyłączania tych funkcji zapewnia inżynierom dodatkowy poziom kontroli nad akustyką i wibracjami w porównaniu z innymi metamateriałami, otwierając cały szereg potencjalnych zastosowań.

Autor: Milena Piskorz

Źródło: 3ders.com



Nowymi technologiami interesuje się od kilku lat. W Rabbit Form zajmuje się m.in. działaniami z obszaru PR. Prywatnie jest także entuzjastką muzyki, kultury włoskiej, sztuki kulinarnej, jazdy na nartach i snowboardzie.