Als je ooit in een flatgebouw hebt gewoond of in een hotelkamer hebt verbleven, u kent waarschijnlijk het ongemak van onvoldoende geluidsabsorptie. Akoestische absorptie verwijst naar de absorptie van geluidsenergie door een materiaal. Of het nu gaat om het verbeteren van de akoestiek of het voorkomen van luidruchtige buren, geluidsabsorptie heeft meerdere toepassingen in techniek en architectuur, die kan worden verbeterd door asymmetrische akoestiek.

Veel asymmetrische absorbers, die alleen geluid absorberen dat uit één richting komt, zijn momenteel gebaseerd op een systeem met één poort, waar geluid één kant binnenkomt en wordt geabsorbeerd voor een stijve muur. Bij dit ontwerp is echter, licht en lucht kunnen niet door het systeem. Maar een gecombineerde onderzoeksinspanning van Nanjing University en de Chinese Academy of Sciences toont aan dat asymmetrische absorptie kan worden gerealiseerd binnen een rechte transparante golfgeleider. De golfgeleider zorgt voor lichttransmissie en luchtstroom door de absorber en wordt deze week beschreven in Technische Natuurkunde Brieven .

Ying Cheng, universitair hoofddocent natuurkunde aan de Nanjing University, en zijn collega's ontwikkelden een methode om niet-wederkerige absorptie en reflectie te induceren voor zowel multiband- als breedbandgeluid. Ze ontdekten dat geluid bijna volledig werd geabsorbeerd, meer dan 96 procent, bij gebruik van de multibandabsorber op een asymmetrische Helmholtz-resonantie (HR)-wijze.

"Daarom, we waren benieuwd of er kunstmatige structuren zijn met het effect van 'blokkerende' geluidsgolven die fungeren als de starre wand, maar [zijn] transparant voor licht en wind, ' zei Chen.

Binnen een buis met beide uiteinden open construeerden ze een asymmetrische geluidsabsorber. "[Het] systeem kan de geluidsenergie die op één poort valt bijna volledig absorberen, maar weerspiegelt grotendeels de geluidsenergie die de andere haven binnenkomt, " zei hij. "In het systeem, een van [de] Helmholtz-resonatoren (op aftakkingen naar de hoofdbuis en fungerend als shunts) functioneert als een kunstmatige zachte muur die geluidsgolven kan blokkeren alsof ze een stijve massieve muur zijn."

Asymmetrische absorbers gebruiken een meer gecompliceerde methode van absorptie dan, zeggen, poreuze metameterials die van beide richtingen absorberen. Vaak, niet-lineaire effecten of zeer complexe structuren zijn nodig om wederkerigheid te doorbreken en reflectie vanuit één richting mogelijk te maken.

Hier, echter, het slimme ontwerp van de geshunt HR-paren maakt gebruik van natuurlijke verliesmechanismen om het effect te bereiken. Deze systemen kunnen een aantal toepassingen vinden in architectonisch ontwerp, specifiek in het ontwerp van akoestisch geïsoleerde ruimtes waar licht- en luchtstroom nog gewenst is.

"De onderzoekers hebben mogelijk een absorptie van bijna 100 procent van het geluid van buiten een kamer gevonden voor akoestische isolatie, evenals een hoge reflectie van de geluidsgolven in de kamer om de weerkaatsing te verbeteren. En het allerbelangrijkste:het ontwerp zorgt voor een vrije uitwisseling van lucht tussen buiten en de kamer, wat ze niet konden doen in eerdere prototypes [met slechts één uiteinde van de buis open], ' zei Chen.

Met behulp van het nieuw ontwikkelde model, "we kunnen asymmetrische geluidsabsorptie uitbreiden naar een tweedimensionaal vlak systeem door andere soorten akoestische resonatoren te gebruiken om de asymmetrische absorptie op grotere schaal te gebruiken, ' zei Chen.