Výskumníci vyvinuli zvukotesný materiál inšpirovaný perím sovy, ktorý dokáže znížiť zvuk motora až o 58 percent.
Žiaden iný vták nelieta tak ticho. Na obrázku je nádherná a v našich končinách vzácna belaňa tundrová (Bubo scandiacus). Zdroj: R. Beláček
Sovy sú povestné svojím tichým letom, ktorý im umožňuje priblížiť sa ku koristi a nevyľakať ju. Ich koža a perie totiž pri lete prirodzene tlmia zvuk absorbovaním vysokofrekvenčného a nízkofrekvenčného hluku.
Touto schopnosťou sov sa inšpirovali vedci z čínskej Univerzity Tiangong. Vyvinuli dvojvrstvový aerogél, ktorý kopíruje štruktúry vnútri peria a kože sov. Výskum bol uverejnený v časopise ACS Applied Materials & Interfaces. Nový materiál by tak mohol v budúcnosti prispieť k zníženiu priemyselného hluku a hluku z dopravy.
Nebezpečný hluk
Znečistenie hlukom je viac než len nepríjemnosť. Nadmerný hluk škodí nášmu zdraviu – podľa agentúry EEA sa odhaduje, že dlhodobé vystavenie environmentálnemu hluku vedie ročne v Európe k 12-tisíc predčasných úmrtí a prispieva k 48-tisíc nových prípadov ischemickej choroby srdca. V extrémnych prípadoch môže spôsobiť až stratu sluchu.
Ak nie je možné odstrániť zdroj hlukového znečistenia, zvukovoizolačné materiály ho pomáhajú tlmiť. Tradičné materiály na báze plsti však absorbujú buď iba vysokofrekvenčné zvuky (napr. pískanie bŕzd), alebo nízkofrekvenčné zvuky (napr. hlboké dunenie motora nákladného auta). To núti inžinierov používať viacero vrstiev protihlukových materiálov, čo vedie k objemovo robustným konštruktom.
Pozrite si
Inšpirácia v živočíšnej ríši
Hlavný autor štúdie Dingding Zong sa s kolegami obrátil na nečakaných expertov na akustiku – sovy. Tie využívajú svoje špeciálne mäkké perie so zúbkovaným okrajom a pórovitú kožu, aby počas letu zostali úplne potichu. Rozstrapkaná odtoková hrana ich pier láme zvukové vlny a vytvára vzduch pretekajúci ponad krídlo pri pohybe nadol. A páperie, ktorým je pokryté celé ich telo, pomáha tlmiť zvyšný hluk. Cieľom výskumníkov bolo skonštruovať podobne všestranný širokopásmový absorbér zvuku.
Na sklonku roka 2023 už odborníci využili tieto poznatky na vývoj tichších profilov krídel pre technológie, ako sú lietadlá, vozidlá, drony a veterné turbíny.
Čo nás vtáky naučili v letectve. Zdroj: Youtube/Interesting Ingeneering
Čínski vedci najprv zmrazili kvapôčky hexánu do vrstvy mäkkého materiálu pomocou techniky nazývanej emulzno-šablónová zmrazovacia rekonštrukcia. Odstránenie zmrazeného hexánu odhalilo v materiáli vzor podobný včeliemu plástu. Napokon pridali druhú vrstvu s kremíkovými nanovláknami namiesto kvapôčok hexánu, aby vytvorili vláknitý vzor.
Výsledný materiál je ľahký, neuveriteľne účinný a zvládne zadržať široké spektrum hluku. Tento pórovitý dvojvrstvový aerogél napodobňuje štruktúry v koži a perí sovy. Spodná pórovitá vrstva pripomína vtáčiu kožu s mikroskopickými dutinami, ktoré rušia nízkofrekvenčný šum. Vrchná vrstva inšpirovaná perím, vyrobená z nadýchaných nanovlákien, zas tlmí vysokofrekvenčné zvuky.
Nový zvukotesný materiál (nadýchaný biely disk na pravom obrázku), ktorý imituje štruktúru kože a peria sovy, znížil dunenie motora auta viac ako zaužívaný zvukotesný materiál z plsti (nadýchaný biely disk na ľavom obrázku). Zdroj: ACS Applied Materials & Interfaces
Pozoruhodné vlastnosti
Podľa zverejnenej štúdie dokáže nový aerogél absorbovať až 58 percent zvukových vĺn, ktoré naň dopadajú, čím prekračuje prahovú hodnotu pre účinné materiály na kontrolu hluku. Zároveň je schopný znížiť ohlušujúci rev motora automobilu z 87,5 decibelu na bezpečnú úroveň (78,6 decibelu). Tím tvrdí, že v porovnaní s mnohými špičkovými tlmičmi hluku, ktoré sú dnes na trhu, ide o účinnejšie zníženie. Aerogél je navyše neuveriteľne odolný a zachováva si svoju štrukturálnu integritu počas 100 kompresných cyklov s minimálnou deformáciou.
Štúdia otvára cestu výrobe vysokovýkonných, ľahkých a odolných zvukovoizolačných materiálov, ktoré môžu výrazne zmierniť hlukové znečistenie z priemyselných zariadení a dopravy.
Zdroj: Sun et al. 2025, Interesting Engineering, European Environment Agency, ÚVZ SR
(zh)
