Un nuovo “metamateriale acustico” cancella il 94% dei rumori senza bloccare l’aria

Ricercatori dell'Università di Boston hanno creato una struttura aperta che blocca il 94 percento dei suoni. È simile ad un anello, è stampata in 3D e non richiede corrente per funzionare. Per ora è solo un prototipo, in futuro potrebbe ridurre l'inquinamento acustico dentro e fuori dagli ambienti.

Che suoni “spegnereste” se poteste? Il rumore del traffico, quello dell’impianto di ventilazione dell’ufficio, dell’aspirapolvere? La domanda nasce da uno studio pubblicato sul sito dell’American Physical Society, frutto del lavoro dei ricercatori dell’Università di Boston, in cui si parla di un nuovo “metamateriale acustico” capace di blocca il 94 percento dei suoni, costruito con la stampa 3D.

Un metamateriale è genericamente un materiale creato artificialmente che non prende le sue proprietà dalla sua composizione chimica, ma dalla sua struttura. Quello oggetto di questa notizia è una struttura aperta cilindrica che funziona in modo passivo, ossia non richiede alimentazione per “tagliare” i suoni.

Crediti: foto di Cydney Scott per la Boston University

 

A che cosa serve? Isola dal rumore, cosa che nella maggior parte dei casi oggi richiede spessi pannelli di isolante acustico. Xin Zhang, professore al College of Engineering, e Reza Ghaffarivardavagh del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, hanno invece trovato un modo per silenziare il rumore utilizzando una struttura aperta, simile a un anello, che lascia passare l’aria. Ghaffarivardavagh spiega che “le barriere audio di oggi sono letteralmente muri spessi e pesanti”, che attenuano i rumori ma non sono adatti a situazioni in cui è necessario che resti intatto il flusso d’aria. Si può isolare acusticamente un locale, ma non si possono “zittire” lo scarico di un motore a reazione o le eliche di un drone. Proprio a proposito di droni, la prospettiva che dava ieri Intel sulla loro ampia diffusione nei prossimi anni porterebbe certamente a un aumento dell’inquinamento acustico.

È proprio in quest’ambito che lo studio dei ricercatori di Boston si fa interessante. Il loro anello (ma può essere anche un esagono) è un raffinato esempio di applicazione della matematica ai flussi d’aria e alle onde sonore. Senza entrare in dettagli troppo complessi, gli studiosi hanno calcolato le dimensioni e le specifiche che l’anello deve avere per interferire con le onde sonore, bloccando il suono, ma non l’aria. Il risultato è che l’aria attraversa la struttura aperta, ma i suoni vengono bloccati. L’importante è collocare il dispositivo nel punto da cui provengono i rumori. Per esempio, davanti a un altoparlante.

La realizzazione pratica è avvenuta mediante la stampa 3D. La struttura circolare del prototipo è un banale tubo in PVC. I test hanno confrontato i livelli sonori con e senza il metamateriale, rilevando una riduzione pari al 94 percento dei suoni provenienti da un altoparlante. Il risultato è che i suoni risultavano impercettibili all’orecchio umano.

Dato che il prototipo si è rivelato così efficace, si passerà all’applicazione pratica. I ricercatori pensano appunto ai droni, ai ventilatori per la termoregolazione degli ambienti, e persino alla costruzione di muri isolanti. Disponendo molti di questi oggetti uno accanto all’altro, magari dandogli una forma esagonale, si potrebbero realizzare strutture a nido d’ape a cielo aperto. Pensiamo per esempio alle barriere ai lati delle autostrade o delle sopraelevate, ma anche in prossimità delle macchine per la risonanza magnetica, che sono rumorose.

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Secondo Zhang le possibilità offerte da questa soluzione sono infinite, considerato che questo metodo di riduzione del rumore può essere personalizzato per adattarsi a qualsiasi ambiente. Non resta che sperare che diventi presto un prodotto commerciale.