Четверг 28 марта 2024 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» Шум не пройдёт: командой учёных из России и Кореи разработана эффективна и дешёвая в производстве звукопоглощающая нанопена.


Шум не пройдёт: командой учёных из России и Кореи разработана эффективна и дешёвая в производстве звукопоглощающая нанопена.

Понедельник, 02 Июля 2018 16:24

Шум не пройдёт: командой учёных из России и Кореи разработана эффективна и дешёвая в производстве звукопоглощающая нанопена. Подробнее - в материале Planet Today.

 

Материал способен снижать уровень шума на 100% эффективнее стандартных аналогов, реагируя на звуковые волны не только высоких, но и низких частот, которые могут негативно влиять на здоровье человека. Снижение уровня шумопередачи на 20-22 дБ можно считать радикальным, а полученный материал – прорывным. В разработке принимал участие молодой учёный из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ).

 

ПАРТНЁРСКАЯ РАЗРАБОТКА

 

Исследования научного сотрудника Академического департамента ядерных технологий Школы естественных наук ДВФУ Алексея Завьялова в составе международной команды ученых из России* и Южной Кореи** под руководством профессора С.П. Бардаханова привели к созданию нанопены – нового шумопоглощающего композиционного материала.

 

«Проблема шума – проблема современной техногенной цивилизации. В Южной Корее по городам стоят стационарные и функционируют мобильные сети круглогодичного, круглосуточного мониторинга уровня шума. Урбанизация таких территориально небольших стран, как Южная Корея, значительно выше, чем в России. Однако и в нашей стране эта проблема весьма актуальна для крупных городов, – пояснил Алексей Завьялов. – Разработкой новых шумопоглощающих материалов особенно интересуется автопромышленность. Современный человек много времени проводит в автотранспорте и уровень шума в салоне автомобиля напрямую определяет его качество жизни. Для стран Восточной Азии вопрос контроля шума актуален для линий сверхвысокоскоростных железных дорог».

 

Пористые материалы – прекрасный звукоизолятор, но их шумопоглощающие ствойства  можно значительно усилить с помощью нанопористых гранул, которые вводятся в структуру материала и формируют в нём внутренние каналы. Алексей Завьялов разработал подходы для насыщения макропористого материала нанопористыми гранулами.

 

ОПАСНОСТЬ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ШУМОВ

 

Вместе со стремительным развитием нанотехнологий, в науке было предпринято много попыток объединить микро и нано-материалы с целью получить модифицированный материал с улучшенными прочностными, эластичными, динамическими и вибрационными свойствами. Однако акустические характеристики таких материалов улучшить до сих пор не получалось.

 

Пенные материалы чаще всего используются в звукозащитных целях. Они обеспечивают должное качество при обоснованной стоимости, но до сегодняшнего дня были эффективны в борьбе только с высокочастотным шумом. В то же время низкие частоты могут быть гораздо более вредными для здоровья человека. 

 

Инфра- и низкочастотные вибрации и шум (менее 0,4 кГц), наиболее вредны и опасны для здоровья и жизнедеятельности человека. Особенно неблагоприятно их длительное воздействие, т.к. приводит к тяжелым заболеваниям и патологиям. Жалобы на такие воздействия превышают 35% от общего количества жалоб на вредные условия окружающей среды.

 

Разработанный российскими и корейскими учёными пенный материал продемонстрировал многообещающие результаты на средних частотах и потому теперь необходимо проведение более специализированных испытаний в области низких частот.

 

ДЕШЕВЛЕ И ПРОЩЕ В ПРИМЕНЕНИИ, ЧЕМ АЭРОГЕЛЬ.

 

Улучшенные акустические характеристики новейшей гибридной нанопены были получены за счёт дополнительного обогащения обычной звукопоглощающей пены пористыми гранулами из наночастиц кремнезема и магнетита. Пористая пена была пропитана взвесями нанопорошков в жидкости, обработана ультразвуком и просушена.

 

Формирующиеся гранулы из наночастиц структурно можно сравнить с широко известным классом материалов – аэрогелем. Он обладает не только прекрасными теплоизоляционными свойствами, но и хорошей шумоизоляцией. Однако аэрогели довольно дорогостоящи и сложны при использовании в конструкциях. Новый материал, созданный по разработанной сотрудником ДВФУ схеме, структурно схож с аэрогелем, однако лишён его недостатков – высокой цены и инженерных проблем.

 

КОМПОЗИТНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

 

Механизм звукопоглощения новой пены основан на том, что её звукопоглощающая поверхность многократно увеличивается благодаря наличию во введённых частицах большого количества нанопор, а также расположению этих частиц в матрице пены в виде своеобразных каналов. Наночастицы поглощают энергию звуковой волны, превращая её в тепло. Вместе с этим возрастают звукозащитные свойства материала.

 

Учёные пришли к выводу, что композитная конструкция наиболее эффективна для шумоподавления. Тонкие слои пены, обогащённые наночастицами, соединяются между собой в «сэндвич». Такая конструкция существенно улучшает звукозащитные свойства полученного материала. Результаты исследования также говорят о том, что чем больше пенистый материал обогащён наночастицами, тем лучше он подавляет звук.

 

«Любой материал в некотором приближении можно представить сетью связанных между собой пружинками грузов. Такая механическая система всегда имеет собственные полосы частот, на которых колебания распространяются в системе относительно свободно, и запрещённые полосы частот, на которых колебания быстро угасают в системе. С этой позиции эффективно погасить передачу колебаний, в том числе звуковых, возможно, если чередовать материалы таким образом, чтобы свободно распространяющиеся в первом материале колебания оказывались в запрещённой полосе для второго слоя, – комментирует постдок ДВФУ Алексей Завьялов. – Конечно, для разработанного пенного материала такая идеализация является слишком грубой. Однако она позволяет наглядно проиллюстрировать фундаментально обусловленную необходимость создания «сэндвич»-структур».

 

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

Исследование показало эффективность метода обогащения пен составами нанокремнезёма или наномагнетита, формирующих гранулы до нескольких сотен микрометров (в соответствии с размерами пор модифицируемого пенного материала) и обладающих порами около 15 нм. Это небольшое дополнение обеспечило более сложную и разветвлённую 3D-сеть наноканалов, что привело к дополнительному поглощению шумовой энергии.

 

Благодаря использованному подходу была достигнута эффективность шумопоглощения в диапазоне 2,0-6,3 кГц и на более низких частот 0,5-1,6 кГц. Степень поглощения была увеличена на 60-100 % и звукопередача была снижена на 20-22 дБ, вне зависимости от типа нанонаполнителя.

 

«Сейчас обсуждается возможность дальнейшего улучшения звукозащитных свойств полученного материала в отношении средних и низких частот с помощью стратегии «активного контроля». - Комментирует планы дальнейшего развития столь важной научной темы Алексей Завьялов. - Прежде всего, это относится к материалам, полученным при использовании нанопорошка магнетита. Системы активного шумоподавления давно используются в мире. Суть их заключается в том, чтобы в режиме «онлайн» определять шумовые акустические поля и с помощью динамиков генерировать звуковые волны в противофазе, что позволяет добиться существенного уменьшения уровня шума в заданной области. В случае с нанопеной предлагается адаптировать этот подход и оказывать активное воздействие магнитными полями на материал, насыщенный гранулами из наночастиц магнетита. Это позволит добиться ещё лучшего шумоподавления».

 

* Дальневосточный федеральный университет

Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН

Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН

Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН

 

Новосибирский государственный технический университет

 

** Ульсанский университет (University of Ulsan)

 

Данные по публикации результатов исследования:

исследование поддержано грантом Российского научного фонда (17-19-01389);

опубликовано в журнале «Прикладная акустика» («Applied Acoustics»,

 

DOI 10.1016/j.apacoust.2018.04.024).

 
 

 

 

 

Волкова Алена Опубликовано в Наука   Теги Шум
Главное за сутки
МИД РФ: активность НАТО в Восточной Европе заточена на столкновение с Россией МИД РФ: активность НАТО в Восточной Европе заточена на столкновение с Россией Деятельность НАТО в Восточной Европе и Черноморском регионе нацелена на подготовку к вероятному конфликту с Москвой, заявили РИА Новости в МИД России. На Смоленской площади указали на усиление военного потенциала…
В ООН зафиксировали факты пыток российских военнопленных на Украине В ООН зафиксировали факты пыток российских военнопленных на Украине Российские военнопленные подвергаются пыткам на Украине. Об этом говорится в опубликованном в Женеве докладе Управления верховного комиссара ООН по правам человека (УВКПЧ). Представители этого управления с 1 декабря прошлого года…
Вучич: Сербия столкнулась с угрозой жизненно важным национальным интересам Вучич: Сербия столкнулась с угрозой жизненно важным национальным интересам Сербия в ближайшее врeмя столкнется c тяжелыми вызовами, котoрые угрожают ее жизненно важным национaльным интересам. Об этом нaписал сербский президент Александaр Вучич в Instagram (запрещен в России, принадлежит корпорации Meta,…
Интернет и СМИ
Читайте также
У женщин-викингов обнаружены интригующие модификации черепа У женщин-викингов обнаружены интригующие модификации черепа Недавнее исследование, опубликованное в Current Swedish Archaeology, углубляется в открытие трех женщин из Готланда эпохи викингов, которые перенесли удлинение черепа. Это исследование проливает свет на увлекательную традицию модификации тела, распространенную…
Ученые доказали: собаки знают больше слов, чем принято считать Ученые доказали: собаки знают больше слов, чем принято считать Раньше считалось, что собаки, обладая хорошими навыками запоминания команд, намного хуже знают обозначения предметов. Оказалось, что все же знают, понимают, но не слишком торопятся эти знания демонстрировать. Как сообщает журнал…
Ученые восстановили лицо женщины-«вампира» из Италии 16 века Ученые восстановили лицо женщины-«вампира» из Италии 16 века «Вампир» XVI века, похороненный с каменным кирпичом во рту, воскрес благодаря работе специалиста по реконструкции лица. Обнаруженную в братской могиле жертв чумы, давно умершую женщину, вероятно, подозревали в распространении болезни…
Тема дня
Пушки вместо масла: Запад активно милитаризируется под русофобскую истерию Пушки вместо масла: Запад активно милитаризируется под русофобскую истерию

Резонёрствующих русофобов на Западе становится тем больше, чем яснее просматривается крах киевского ...

Фото
CB: ДНК Бетховена показывает, что музыкальный гений может быть в каждом  CB: ДНК Бетховена показывает, что музыкальный гений может быть в каждом 

Это один из самых больших вопросов в науке: в какой степени мы определяемся нашей генетикой? Новый а...

Опрос

Введет ли Франция и/или другая европейская страна официально свои войска на территорию Украины?

 

Анекдот дня

О пользе русских народных сказок: учтя ошибку деда и бабы, хлеб стали выпекать кирпичиками.

Еще »
Комментарии для сайта Cackle
Мы на одноклассниках
 

 

МЫ ВКОНТАКТЕ

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-83392 от 07.06.2022, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций. При использовании, полном или частичном цитировании материалов

planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с точкой зрения редакции.

На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления

информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети "Интернет",

находящихся на территории Российской Федерации)".