Se trata de una solución de hueco contra la contaminación acústica. Científicos de la Universidad Marítima Mokpo (Corea de Sur) y del Instituto Coreano de Maquinaria y Materiales han creado esta ventana que permite que pase el aire pero no el sonido, con un sistema que se basa en resonadores de Helmholtz.
Publicado el 09 julio 2013 por Luissantalla en http://es.paperblog.com/la-ventana-de-mokpo-1977591/
El artículo original está en http://arxiv.org/pdf/1307.0301v1.pdf
artículo
El aislante contra el sonido es un negocio difícil y costoso, según han indicado los científicos, que han apuntado que, generalmente, la insonorización funciona bajo el principio de la transferencia de sonido, del aire a otro medio que absorbe y amortigua. De este modo, la idea de crear una barrera que absorbe el sonido al tiempo que permite el libre paso del aire parece, a primera vista, imposible.
Sin embargo, los investigadores coreanos han dado con una forma de separar el sonido del aire en el que se desplaza, y luego a atenuarlo, a través de un diseño «relativamente simple» basado en la creación de un material con un módulo de volumen negativo.
Un módulo de compresibilidad del material es esencialmente su resistencia a la compresión y esto es un factor importante en la determinación de la velocidad a la cual el sonido se mueve a través de él. Un material con un módulo de compresibilidad negativa atenúa exponencialmente cualquier sonido que pasa a través de él.
Los científicos han apuntado que es difícil imaginar un material sólido que tiene un módulo de compresibilidad negativa. «Ahí es donde un diseño inteligente es muy útil», han apuntado los autores del trabajo, Sang-Hoon Kima y Seong-Hyun Lee.
La idea de ambos investigadores ha sido diseñar una cámara de resonancia que consiste en dos placas paralelas de plástico acrílico transparente de unos 150 milímetros cuadrados y separados por 40 milímetros, algo así como una sección de doble acristalamiento del tamaño de un libro de bolsillo.
Esta cámara está diseñada de forma que cualquier sonido que resuena en ella se oponga a cualquier sonido que la comprima, dando lugar a un módulo de compresibilidad global negativo.
Otro factor importante es la eficiencia de la captación de sonido por parte de la cámara. Para ello, Kima y Lee han realizado un agujero de 50 milímetros en cada trozo de acrílico que actúa como un elemento de difracción para que cualquier sonido que llega a la cámara sea difractado fuertemente hacia ella. El resultado es una ventana de doble acristalamiento con un módulo de compresibilidad negativa que atenúa fuertemente el sonido golpeando.
Lo útil sobre estas ventanas es que los agujeros a través de ellas también permiten el libre flujo de aire, dando amplia ventilación. Además, cambiar el tamaño de los agujeros permite convertir las ventanas en sintonizables y que solo insonorice ciertas frecuencias.
Los autores de la investigación han utilizado su unidad de doble acristalamiento como un bloque de construcción para crear ventanas más grandes. En pruebas con un muro 3x4x3 de bloques de construcción, sus ventanas reducen los niveles de ruido de 20 a 35 decibelios durante un sonido de gama de 700 Hz a 2200 Hz, según han explicado.
experimento
The sample soundproof window has an array of 3×4×3 artificial atoms arranged in parallel and series positions like the resonators in the image. We connected three pieces of the artificial atoms in series. The first piece has one room, the second one has two rooms, and the third one has four rooms. The number of rooms is the number of the resonators. The large volume or small entrance area corresponds to the low resonant frequency. By this structure the window has three different stop-bands. The minimum length of the air passage for the soundproof is obtained from the imaginary wave-vector. The amplitude of the plane wave attenuates as e
ikx =e −2π|n|x/λ , where |n| is the refractive index in the resonator and is close to 1. For the attenuation of the amplitude of 1/e, the length of the air passage is x = λ/2π.
However, it is not necessary to be too long due to the background noise level. The thickness or total pure length of the air passage of the windows is 40mm× 3 = 120mm. We can make the thickness of the window thinner if we curve the passage of the air.
We applied the sound waves of 400 − 5,000Hz with a sound level of about 80dB from two emitters positioned diagonally with about 100 degrees. The distance between the emitters and the window is 1,200mm and the distance between the receiver and the window is 400mm.