Het beheersen van verkeerslawaai heeft onderzoekers voor een groot deel geirriteerd vanwege het brede scala aan frequenties die we op de weg tegenkomen. Momenteel, alleen zwaar, muurachtige barrières kunnen al deze verschillende geluiden effectief dempen.

Onderzoekers van de Universiteit van Michigan in Ann Arbor hebben een nieuwe methode geïntroduceerd, demonstreren van een origami-roosterprototype dat mogelijk akoestische ruis op wegen kan verminderen. De techniek stelt onderzoekers in staat om op verschillende frequenties selectief geluid te dempen door de afstand tussen geluidsverspreidende elementen aan te passen. Ze rapporteren hun werk deze week in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde .

"Onze belangrijkste bijdrage die we aan het ontwikkelen zijn, is een adaptieve structuur die de periodiciteit tussen verschillende Bravais-roosters met verschillende symmetrie-eigenschappen kan veranderen, " zei Kon-Well Wang, een van de auteurs van het onderzoek. "Het is bekend dat als je de roosterstructuur op zo'n manier herconfigureert, je zult de golfvoortplantingskarakteristieken aanzienlijk veranderen."

In de origami sonische barrières, geluidsverspreidende cilinders, insluitsels genaamd, worden op een aluminiumplaat geplaatst die in een Miura-vouw is gebogen, een veelgebruikte origami-vouwmethode. Naarmate het resulterende rooster vouwt, de insluitsels dichter bij elkaar of verder uit elkaar worden getrokken, diffuus geluid in verschillende frequentiebereiken.

"Het rooster bevat slechts één vrijheidsgraad, waardoor het bijzonder gemakkelijk is in te klappen en uit te breiden, " zei Manoj Thota, een andere auteur van het artikel.

Door een rooster van insluitsels te manipuleren, kunnen verkeersdeskundigen mogelijk geluidsdempende apparaten aanpassen aan bepaalde frequentiebereiken. Zwaardere voertuigen produceren geluid bij lagere frequenties dan lichtere voertuigen. Auto's die tijdens de daluren snel rijden, schuiven naar hogere frequenties dan auto's die in de file staan.

Betonnen muren langs de rijbaan zijn effectief over een breed spectrum van geluidsfrequenties, maar de wind die ze blokkeren, kan ongewenste kracht op hun fundamenten toevoegen. Omdat ze platte oppervlakken hebben, thota zei, de gereflecteerde golf is niet diffuus genoeg om het geluid op de weg te verminderen. Met een rechte bovenrand, de incidentie van schuine golven op deze barrières leidt tot hogere diffractie en verhoogt de voortplanting over de barrière.

Het werk van de onderzoekers is gebaseerd op periodieke geluidsbarrières, waarin een reeks insluitsels geluid op bepaalde frequenties dempen terwijl wind doorlaat. het nadeel, thota zei, is dat deze systemen vaste ontwerpen zijn. Als een systeem is ontworpen om het lawaai van files te verminderen, het is niet zo handig als auto's snel rijden.

Naarmate meer automobilisten de weg op gaan, er is een groeiende bezorgdheid over de impact die geluid heeft op de bloeddruk, gehoorverlies, en oplettendheid op het werk en op school. Bij een prototype, Thota en Wang ontdekten dat hun barrière de akoestische druk met 10 decibel verminderde, of 90 procent.

"Het verkeerslawaai dat anders tot op anderhalve kilometer te horen zou zijn, zou met deze barrières nu alleen worden waargenomen vanaf een afstand van 0,3 mijl. ' zei Thota.

De voordelen van origami-structuren kunnen verder gaan dan de vermindering van verkeerslawaai, Wang zei, daarbij verwijzend naar het potentieel voor golfgeleiding en akoestische diodes.

"Algemeen, origami-structuur geeft ons een effectief platform om ons aan te passen aan veranderingen in het milieu, " hij zei.