(Phys.org)—I ricercatori hanno dimostrato che la geometria di una ragnatela naturale può essere utilizzata per progettare nuove strutture che affrontano una delle maggiori sfide nel controllo del suono:ridurre il rumore a bassa frequenza, che è il secondo problema ambientale più diffuso in Europa dopo l'inquinamento atmosferico.

I ricercatori, Anastasiia Krushynska e Federico Bosia all'Università di Torino; Marco Miniaci dell'Università di Le Havre; e Nicola Pugno all'Università di Trento, Queen Mary University di Londra, e Agenzia Spaziale Italiana, proporre un nuovo approccio a questo problema in un recente numero del Nuovo Giornale di Fisica .

"Questo lavoro fornisce un nuovo approccio promettente per ottenere l'attenuazione del rumore a bassa frequenza, "Pugno ha detto Phys.org . "La strategia si basa sulla progettazione di metamateriali acustici, che combinano i vantaggi di una geometria simile a una ragnatela e l'approccio di avvolgimento spaziale dei canali labirintici. Questa struttura fornisce anche un modo semplice e affidabile per introdurre la sintonizzabilità nella manipolazione del suono, che è altamente desiderabile per le applicazioni pratiche."

Poiché i suoni a bassa frequenza sono caratterizzati da lunghe lunghezze d'onda, schermare queste onde acustiche richiede tipicamente molto spesso, strutture pesanti che sono costose e poco pratiche per la maggior parte delle applicazioni.

Un approccio alternativo consiste nell'utilizzare metamateriali sviluppati di recente. Mentre le barriere acustiche tradizionali si basano sulla composizione e sullo spessore del materiale per manipolare il suono, i metamateriali lo fanno con la loro intricata struttura a scala di lunghezze d'onda. Di conseguenza, i metamateriali possono essere molto sottili, tuttavia può ancora ridurre e manipolare efficacemente i suoni a bassa frequenza.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno basato il loro design su un nuovo concetto chiamato metamateriali labirintici o "bobine spaziali, " proposto per la prima volta alcuni anni fa. I metamateriali labirintici sono costituiti da strati di canali piegati a zig-zag ruotati l'uno rispetto all'altro, dando loro un aspetto simile a un labirinto.

Uno di questi metamateriali labirintici è configurato sotto forma di una ragnatela. Gli autori del presente studio hanno recentemente dimostrato che questa geometria è particolarmente efficace nell'attenuazione (o riduzione dell'intensità) delle onde elastiche. Ora nel loro nuovo studio, i ricercatori hanno modificato il design del metamateriale labirintico precedentemente proposto aggiungendo una cornice quadrata, in modo che la struttura risultante assomigli a una ragnatela convenzionale, e ha mostrato che questa semplice modifica crea cavità d'aria che consentono la variazione delle larghezze di ciascun canale nel nastro. Controllando le larghezze dei canali, i ricercatori hanno dimostrato che è possibile regolare le proprietà acustiche del metamateriale, compreso il modo in cui si disperde e riflette le onde sonore.

I ricercatori si aspettano che il metamateriale strutturato a ragnatela, che è progettato per essere realizzato in alluminio, può essere facilmente prodotto, rendendolo potenzialmente utile per un'ampia varietà di applicazioni che implicano la manipolazione del suono a bassa frequenza.

"Sebbene geometrie simili si siano dimostrate promettenti per l'attenuazione delle vibrazioni a bassa frequenza, i metamateriali sviluppati non possono essere applicati direttamente alla schermatura sismica, poiché manipolano onde acustiche (aeree) e non elastiche, " Ha spiegato Pugno. "Le loro applicazioni includono il controllo del suono a bassa frequenza e l'isolamento acustico che rimangono impegnativi con gli approcci tradizionali, così come l'acustica di trasformazione e la focalizzazione del suono, come nelle sale da concerto".

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