听力快讯丨受猫头鹰无声飞行启发的新型降噪技术

• 仿生学突破：这种新型气凝胶模仿猫头鹰的羽毛和皮肤，打造出双层结构，能吸收广泛的声音频率。

• 卓越性能：该材料能够吸收58%的入射声波，并将发动机噪音降低近9分贝，性能优于现有的顶级降噪材料。

• 耐用性和潜在用途：该材料重量轻，经反复使用仍具韧性，在汽车和工业隔音领域具有广阔的应用前景。

如果你见过猫头鹰飞行，你可能一点声音也听不到。这是因为猫头鹰的皮肤和羽毛会通过吸收高频和低频飞行噪音来降低声音。受这种天然隔音现象的启发，美国化学会（ACS）《应用材料与界面》杂志上发表的研究报告称，研究人员开发出一种双层气凝胶，模仿猫头鹰羽毛和皮肤内的结构以减少噪音污染。这种新材料可用于汽车和制造工厂中，以降低交通和工业噪音。

噪音污染不止是一种烦扰，过度的噪音会导致听力损失，还会加剧心血管疾病和2型糖尿病等健康问题。当无法消除噪音源时，隔音材料有助于减弱噪音。然而，传统材料要么吸收高频声音，如尖锐的刹车声，要么吸收低频声音，如汽车发动机的低沉轰鸣声。这意味着工程师们常常需要将多种隔音材料叠加使用，以实现全频谱的噪音控制，但这会导致重量和体积增加。

为了解决这一问题，Dingding Zong及其同事向一个出人意料的声学专家——猫头鹰求助。猫头鹰利用其柔软的羽毛和多孔的皮肤在飞行中保持近乎无声。研究人员的目标就是制造出一种类似多功能的宽带吸音体。

研究人员利用一种称为乳液模板冷冻重建的技术，将正己烷滴冻结成一层柔软的材料。去除冻结的正己烷后，材料呈现出蜂窝状的图案。他们又添加了第二层，用硅纳米纤维代替正己烷液滴，形成了一种纤维状图案。最终形成的这种轻质、多孔的双层气凝胶模拟了猫头鹰皮肤和羽毛的结构：底层的多孔层类似于鸟类的皮肤，其微小的空洞能够抵消低频噪音；而顶层的羽毛仿生层由蓬松的纳米纤维构成，能够减弱高频声音。

值得注意的是，研究人员发现他们受猫头鹰启发的气凝胶可以：

• 吸收58%的入射声波，超过了有效隔音材料的阈值。

• 将87.5分贝的汽车发动机噪音降低至78.6分贝的安全水平，这一降噪效果优于现有的高端隔音材料。

• 经过100次压缩循环中保持结构完整性，变形率仅为 5%。

研究人员相信，这项研究为开发高性能、轻质且耐用的吸音材料铺平了道路，这些材料有望显著减轻来自工业设备和交通的噪音污染。

作者们表示，本研究得到了天津市自然科学基金以及天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室开放项目的支持。

注：美国化学会（ACS）并不进行研究工作，而是负责发布和宣传经过同行评审的科学研究报告。

（图源网络，侵删）

原文来源：https://hearingreview.com/hearing-loss/hearing-loss-prevention/industrial-military/new-noise-reduction-tech-inspired-by-owls-silent-flight