(Phys.org) —Los investigadores han demostrado que la geometría de una telaraña natural se puede utilizar para diseñar nuevas estructuras que aborden uno de los mayores desafíos en el control del sonido:reducir el ruido de baja frecuencia, que es el segundo problema medioambiental más extendido en Europa después de la contaminación atmosférica.

Los investigadores, Anastasiia Krushynska y Federico Bosia en la Universidad de Torino; Marco Miniaci de la Universidad de Le Havre; y Nicola Pugno en la Universidad de Trento, Universidad Queen Mary de Londres, y la Agencia Espacial Italiana, proponen un nuevo enfoque a este problema en un número reciente de la Nueva Revista de Física .

"Este trabajo proporciona un nuevo enfoque prometedor para obtener atenuación de ruido de baja frecuencia, "Pugno dijo Phys.org . "La estrategia se basa en el diseño de metamateriales acústicos, que combinan las ventajas de una geometría similar a una telaraña y el enfoque de enrollamiento espacial de los canales laberínticos. Esta estructura también proporciona una forma simple y confiable de introducir la sintonización en la manipulación del sonido, lo cual es muy deseable para aplicaciones prácticas ".

Como los sonidos de baja frecuencia se caracterizan por longitudes de onda largas, proteger estas ondas acústicas normalmente requiere estructuras pesadas que son caras y poco prácticas para la mayoría de las aplicaciones.

Un enfoque alternativo es utilizar metamateriales desarrollados recientemente. Mientras que las barreras acústicas tradicionales se basan en la composición y el grosor del material para manipular el sonido, Los metamateriales hacen esto con su intrincada estructura de escala de sub-longitud de onda. Como resultado, los metamateriales pueden ser muy delgados, sin embargo, aún puede reducir y manipular eficazmente los sonidos de baja frecuencia.

En el nuevo estudio, los investigadores basaron su diseño en un nuevo concepto llamado metamateriales laberínticos o "bobinas espaciales, "propuesto por primera vez hace unos años. Los metamateriales laberínticos consisten en capas de canales en zig-zag doblados rotados entre sí, dándoles una apariencia de laberinto.

Uno de esos metamateriales laberínticos está configurado en forma de telaraña. Los autores del estudio actual demostraron recientemente que esta geometría es particularmente eficiente para atenuar (o reducir la intensidad de) las ondas elásticas. Ahora en su nuevo estudio, los investigadores modificaron el diseño de metamaterial laberíntico propuesto anteriormente al agregar un marco cuadrado, de modo que la estructura resultante se asemeja a una telaraña convencional, y demostró que esta simple modificación crea cavidades de aire que permiten la variación en los anchos de cada canal en la red. Controlando los anchos de los canales, los investigadores demostraron que es posible ajustar las propiedades acústicas del metamaterial, incluida la forma en que se dispersa y refleja las ondas sonoras.

Los investigadores esperan que el metamaterial estructurado en tela de araña, que está diseñado para ser de aluminio, se puede fabricar fácilmente, haciéndolo potencialmente útil para una amplia variedad de aplicaciones que involucran manipulación de sonido de baja frecuencia.

"Aunque geometrías similares se han mostrado prometedoras para la atenuación de las vibraciones de baja frecuencia, los metamateriales desarrollados no se pueden aplicar directamente al blindaje sísmico, ya que manipulan ondas acústicas (aerotransportadas) y no elásticas, "Explicó Pugno." Sus aplicaciones incluyen el control del sonido de baja frecuencia y el aislamiento del ruido que siguen siendo un desafío con los enfoques tradicionales, así como acústica de transformación y enfoque de sonido, como en las salas de conciertos ".

© 2017 Phys.org