DTU-forskeres teori baner vejen for effektive støjabsorberende materialer

Forskningsadjunkt Johan Christensen har sammen med kollegerne Asger Mortensen og Morten Willatzen fra DTU Fotonik udviklet en ny metode til at lave støjdæmpende strukturer, som undertrykker støj i et bredt frekvensområde.

Forskere fra Spanien har eftervist, at metoden fungerer i praksis.

»Vi arbejder nu på at videreudvikle teknikken, så den i praksis kan bruges til dæmpning af trafikstøj,« siger Johan Christensen.

Inspirationen kommer fra optikken, hvor det er muligt at opnå meget høj absorption ved at beklæde et materiale med opretstående kulstofnanorør. Her udnytter man, at kulstof­nanorør absorberer lys, og at mellemrummene mellem rørene er effektive til at fange lyset, og på denne måde har forskere i USA skabt verdens mørkeste materiale.

Forholdet mellem frekvensen for synligt lys og lyd i kilohertz­området er ca. 10^11. Det betyder også, at forholdet mellem dimensionerne af elementerne i den optiske beklædning og den akustiske beklædning er mange størrelsesordener forskellige. Hvor kulstofnanorørenes dimensioner måles i nanometer, skal tilsvarende elementer i den akustis­ke struktur derfor måles i centimeter.

Mellemrum er afgørende

I første omgang har de spanske forskere fra Universitat Politèc­nica de València lavet et lyddæmpende materiale bestående af lameller med en bredde på 4 cm og en længde på en halv meter.

De placeres som et gitter med en varierende ‘filling factor’, hvor 100 pct. angiver, at lamellerne er i kontakt med hinanden, og 50 pct. angiver, at mellemrummet mellem lamellerne er det samme som bredden af lamellerne.

Lamellerne er fremstillet af et skummateriale, der består af polyurethan, polyester og polyether.

Både teoretisk og eksperimen­telt har det dansk-spanske forskningssamarbejde vist, at jo lavere filling factor er – og dermed jo mindre støjabsorberende materiale der anvendes – jo bedre støjabsorp­tion får man i det undersøgte frekvens­område fra 0,7-3,0 kHz, som er valgt, fordi det er relevant i for­bin­delse med trafikstøj.

En reduktion af filling factor fra 70 pct. til 40 pct. øger den gennemsnitlige absorption fra 97 pct. til 99 pct., forklarer forskerne i deres artikel, som er offentliggjort i Nature-tidsskriftet Scientific Reports.

Det var en overraskelse for Johan Christensen, at hans egne detalje­rede beregninger og de spanske eksperimenter viste denne effekt.

Bedre vekselvirkning

Han forklarer det med, at lydbølgerne, der rammer ned i lamelstrukturen, har større mulighed for at vekselvirke med de støjabsorberende lameller, jo lavere filling factor er.

Faktisk viser beregningerne, at det vil være en fordel at gå ned til en filling factor på 30 pct. eller endnu lavere. Men da det i praksis er vanskeligt at fremstille lamelstrukturen med en filling factor under 40 pct., er det denne værdi, han mener, det vil være bedst at benytte i praksis.

»Skal man udnytte princippet i praksis, skal vi dog have et tyndere materiale end det, vi har undersøgt,« siger Johan Christensen.

Mulighederne herfor er noget, han undersøger i øjeblikket sammen med sine spanske partnere.

»Vi er optimistiske,« siger han.

Kilde: Nature Scientific Reports, DOI: 10.1038/srep04674

Emner : Lyd
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det undrer umiddelbart at man vælger at finde dæmpningen ved at måle det udsendte og det reflekterede i stedet for at måle det transmitterede direkte, på den relevante side af væggen. Der synes at indgå et ekstra regnestykke, og nogle ekstra forudsætninger om mikrofonernes nøjagtige placering i den valgte metode. Nogen kommentarer/forklaring?

  • 0
  • 0

Kurven for forsøget med 30% fitting factor viser et dårligere resultat end 40 - 70 % fitting factor. Hvorfor har man valgt at medtage denne kurve, hvis andre forhold gør at den ikke kan sammenlignes med de øvrige. Eller i det mindste medtage en note om hvorfor den afviger.

  • 0
  • 0

Det undrer umiddelbart at man vælger at finde dæmpningen ved at måle det udsendte og det reflekterede i stedet for at måle det transmitterede direkte, på den relevante side af væggen.

Du baserer din kritik på en forudsætning om, at hensigten har været at konstruere en dæmpning af transmission og ikke en dæmpning af reflektion.

Denne forudsætning kan jeg ikke se beskrevet noget sted i artiklen. Tværtimod kan jeg se, at man refererer til forsøg med dæmpning af reflektion af lys, ikke med dæmpning af transmission af lys.

  • 0
  • 0

Det er da et velkendt støjdæmpningsprincip at bruge strukturer som stikker ud fra væggen, dog er det normalt at bruge trekantede strukturer som dels ikke efterlader bar væg, og dels ikke har parallelle flader over for hinanden hvor der skabes resonans for en enkelt frekvens.

Er der noget nyt idet her?

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten