Qsarpress

ما في ذلك السياسة والأعمال والتكنولوجيا والحياة والرأي والرياضة.

معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يكشف النقاب عن نسيج حريري يهدئ البيئات الصاخبة

العالم أصبح صاخبًا بشكل متزايد. من صوت حركة المرور خارج نافذتك، إلى تلفزيون الجيران، إلى الضوضاء الصادرة من غرفة زميل العمل، تعد الضوضاء غير المرغوب فيها مشكلة.

سواء أكان إنشاء موجات صوتية عن عمد أو محاولة تخفيف الضوضاء غير المرغوب فيها، فإن التحكم في الضوضاء يعد جزءًا من التحدي والفرصة.

يتضمن تقليل الضوضاء النشط كتم الصوت على نطاق صغير. لقد أصبح هذا جزءًا مهمًا من تطبيق سماعات الرأس وسماعات الأذن، حيث لا يلزم سوى منطقة هادئة صغيرة بالقرب من قطعة الأذن. يتم تنفيذ كتم الصوت على نطاق واسع، كما هو الحال في الغرفة، بشكل أساسي من خلال الأساليب السلبية مثل انعكاس الصوت أو امتصاص الصوت باستخدام مواد ذات مقاومة صوتية عالية.

هل يمكن للنسيج الأكثر سمكًا من شعر الإنسان أن يخفف الضوضاء؟ يدعي الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أنهم حققوا هذا الإنجاز المذهل. قام تعاون متعدد التخصصات بين باحثين من المعهد المرموق وزملائهم في جامعات أمريكية كبرى أخرى بتطوير نسيج حريري يمتص الصوت يمكن استخدامه لإنشاء مساحات هادئة.

السر في الألياف

يحتوي القماش على ألياف خاصة تهتز عند تطبيق الجهد الكهربائي. وقد خفف الباحثون تلك الاهتزازات بطريقتين مختلفتين. لسبب واحد، يخلق النسيج المهتز موجات صوتية تتداخل مع الضوضاء غير المرغوب فيها لإلغائها، على غرار سماعات الرأس التي تعمل على إلغاء الضوضاء، والتي تعمل بشكل جيد في المساحات الصغيرة مثل أذنيك، ولكن ليس في حاويات كبيرة مثل الغرف أو الطائرات.

يمكن لهذا النسيج أن يخمد الصوت عن طريق إنشاء موجات صوتية (كما هو موضح في الشكل C) أو يتداخل مع الضوضاء غير المرغوب فيها لقمع الاهتزازات المهمة لنقل الصوت (كما هو موضح في الشكل D). (مصدر الصورة: يوئيل فينك وجريس (نويل) يانغ)

تقنية أخرى أكثر إثارة للدهشة هي تثبيت القماش لتخفيف الاهتزازات التي تعتبر أساسية لنقل الصوت. وهذا يمنع الضوضاء من الانتقال عبر القماش ويكتم الصوت خارجًا. ويعمل هذا الأسلوب الثاني على تقليل الضوضاء في المساحات الكبيرة جدًا، مثل الغرف أو السيارات.

READ  Realme Q5 حاصل على شهادة مواصفات TENAA و 3C

وباستخدام مواد شائعة مثل الحرير والقماش والشاش، ابتكر الباحثون أقمشة ممتصة للضوضاء وعملية للتنفيذ في مساحات العالم الحقيقي. على سبيل المثال، يتم استخدام هذا القماش لإنشاء فواصل في أماكن العمل المفتوحة أو جدران قماشية رقيقة تمنع مرور الصوت.

وقال يويل فينك: “إن خلق الضوضاء أسهل بكثير من الصمت. في الواقع، نحن نخصص مساحة كبيرة للجدران السميكة لإبعاد الضوضاء”. “نحن نقدم طريقة جديدة لإنشاء مساحات هادئة بنسيج رقيق”. ، أستاذ علوم وهندسة المواد والمؤلف الرئيسي للدراسة.

الدكتورة غريس (نويل) يانغ، المؤلفة الرئيسية للدراسة، وفريقها يضم طلاب الدراسات العليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وأستاذ الهندسة الكيميائية زاكاري سميث؛ طلاب الدراسات العليا في جامعة كيس ويسترن في كليفلاند، أوهايو؛ والبروفيسور سو ما من جامعة ويسكونسن في ماديسون؛ وطالب دراسات عليا في مدرسة رود آيلاند للتصميم.

وقد ظهرت الدراسة الآن في المجلة مواد متطورة بعنوان “انبعاث الصوت والتوهين النشط للصوت في الأقمشة المنسوجة الحريرية والقطنية ذات الطبقة الواحدة”.

وفي بحث سابق، قاموا بخياطة خيط واحد من الألياف الكهرضغطية التي تولد إشارة كهربائية عند الضغط عليها أو ثنيها في القماش. =عندما تتسبب الضوضاء القريبة في اهتزاز القماش، تقوم الألياف الكهرضغطية بتحويل تلك الاهتزازات إلى إشارة كهربائية لالتقاط الصوت. وفي دراستهم الجديدة، قلب الباحثون الفكرة لإنشاء نسيج صوتي يمكن استخدامه لإلغاء الموجات الصوتية. يؤدي تطبيق إشارة كهربائية على الألياف الكهرضغطية إلى اهتزازها، مما ينتج عنه صوت. وقد أثبت الباحثون ذلك من خلال قراءة “هواء” الصندوق باستخدام لوح حرير يبلغ طوله 130 ميكرومترًا مثبتًا على إطار دائري.

وأوضح يانغ: “على الرغم من أننا نستطيع استخدام القماش لإصدار الصوت، إلا أن هناك بالفعل الكثير من الضوضاء في عالمنا. واعتقدنا أنه سيكون من المفيد خلق الصمت”.

READ  أدوات فيديو جديدة تعمل بالذكاء الاصطناعي تثير المخاوف بشأن التزييف العميق قبل الانتخابات | أخبار فنية

ولتنفيذ القمع المباشر للصوت، يستخدم الباحثون مكبر صوت من القماش الحريري لإصدار موجات صوتية تتداخل بشكل مدمر مع الموجات الصوتية غير المرغوب فيها. فهي تتحكم في اهتزازات الألياف الكهرضغطية بحيث تكون الموجات الصوتية المنبعثة من القماش معاكسة للموجات الصوتية غير المرغوب فيها التي تضرب القماش، مما يلغي الضوضاء – لكن هذه التقنية فعالة فقط في منطقة صغيرة. ولذلك، طور الباحثون هذه الفكرة لتطوير تقنية تستخدم اهتزازات النسيج لتخميد الصوت في مناطق واسعة جدًا، مثل غرف النوم.

لنفترض أن جيرانك يشاهدون برنامجًا رياضيًا صاخبًا على شاشة التلفزيون في منتصف الليل. تسمع أصواتًا في غرفة نومك لأن الصوت في شقتهم يهتز جدارك المشترك، مما يخلق موجات صوتية على جانبك.

ولإخماد هذا الصوت، يمكن وضع قماش حريري على طول جانب الجدار المشترك للتحكم في اهتزازات الألياف والحفاظ على ثبات القماش. يمنع هذا القمع بواسطة الاهتزاز انتقال الصوت عبر القماش. وأضاف يانغ: “إذا تمكنا من التحكم في تلك الاهتزازات ومنع حدوثها، فيمكننا أيضًا إيقاف توليد الضوضاء”.

والمثير للدهشة أن الباحثين وجدوا أن إمساك القماش لا يزال يعكس الصوت من خلال القماش، مما يؤدي إلى عكس قطعة رقيقة من الحرير الصوت بنفس الطريقة التي تعكس بها المرآة الضوء.

وكشفت تجاربهم أيضًا أن الخواص الميكانيكية للنسيج وحجم مسامه يؤثران على فعالية توليد الصوت. على الرغم من أن الحرير والموسلين لهما خواص ميكانيكية متشابهة، إلا أن أحجام مسام الحرير الأصغر تجعله مادة عازلة للصوت أفضل.

ومع ذلك، فإن حجم الفتحة الفعال يعتمد على تردد الموجات الصوتية. وقال يانغ إنه إذا كان التردد منخفضا بما فيه الكفاية، فحتى القماش ذو المسام الكبيرة نسبيا يمكن أن يعمل بفعالية

READ  يسلط إعلان iPhone 15 "السائق الجديد" الضوء على تسجيل الوصول التلقائي

عندما تم اختبار النسيج الحريري في وضع التوهين المباشر، وجد الباحثون أنه خفض مستوى الأصوات بشكل كبير بما يصل إلى 65 ديسيبل. في وضع كبت الاهتزاز، يمكن للنسيج أن يقلل من انتقال الصوت بنسبة تصل إلى 75%.

في المستقبل، يرغب أعضاء الفريق في استكشاف كيفية استخدام نسيجهم لحجب الصوت ذي الترددات المتعددة. وهذا يتطلب معالجة إشارات معقدة وإلكترونيات إضافية. ويهدفون أيضًا إلى دراسة بنية النسيج لمعرفة كيف يمكن أن يؤدي تغيير الأشياء مثل عدد الألياف الكهرضغطية، أو اتجاه خياطتها، أو الفولتية المطبقة إلى تحسين الأداء.

وخلص يانغ إلى القول: “هناك الكثير من الروافع لجعل هذا النسيج المخفف للصوت أكثر فعالية. نريد أن نجعل الناس يفكرون في التحكم في الاهتزازات الهيكلية لتخفيف الصوت. هذه مجرد البداية”.