麻省理工學(xué)院研發(fā)新型絲綢織物，實(shí)現(xiàn)高效降噪

作者段躍初

2024年，麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種具有創(chuàng)新降噪功能的新型絲綢織物，這一成果已發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。該織物主要采用壓電纖維制成，通過施加電壓，織物能夠產(chǎn)生振動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到降噪效果。

絲綢作為一種傳統(tǒng)的纖維材料，具有優(yōu)異的柔軟性、透氣性和吸聲性能。振動(dòng)纖維是通過特殊工藝制備的一種具有高彈性和良好聲音吸收性能的纖維。將絲綢與振動(dòng)纖維結(jié)合，可充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，制備出具有優(yōu)異降噪性能的聲屏障。

輕量級(jí)聲屏障的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮其結(jié)構(gòu)、材料和厚度等因素，以實(shí)現(xiàn)較高的降噪效果和較長(zhǎng)的使用壽命。在設(shè)計(jì)階段，可通過計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法，優(yōu)化聲屏障的結(jié)構(gòu)參數(shù)。制作工藝方面，采用編織、紡織等方法將絲綢振動(dòng)纖維制成所需的聲屏障結(jié)構(gòu)。

振動(dòng)纖維結(jié)構(gòu)對(duì)聲屏障降噪性能具有重要影響。研究表明，振動(dòng)纖維的密度、長(zhǎng)度和分布方式等因素均會(huì)影響聲屏障的降噪效果。通過合理設(shè)計(jì)振動(dòng)纖維的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可顯著提高聲屏障的降噪性能。

這種特制的絲綢織物的工作原理類似于降噪耳機(jī)。當(dāng)電壓被施加到織物上時(shí)，它能夠通過振動(dòng)產(chǎn)生聲波，這些聲波可以干擾并消除不需要的噪音。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，一個(gè)8x8厘米的絲綢方形能夠發(fā)出70分貝的聲音，并將干擾聲降低37分貝。

此外，這種技術(shù)還有一種“靜止”模式，即通過保持材料靜止不動(dòng)，防止其與有害聲波同步振動(dòng)，從而阻隔聲音的傳播。在這種模式下，織物能夠?qū)鞑サ穆曇魷p少高達(dá)75%，并將織物反射聲音的能力提高68%，使聲音從織物中傳回聲音發(fā)出的地方。

盡管這種技術(shù)在小型空間內(nèi)效果最佳，但在臥室等較大環(huán)境中效果有限。研究人員表示，盡管我們可以用織物制造聲音，但在充斥著過多噪音的世界中，創(chuàng)造安靜的環(huán)境可能更有價(jià)值。

目前，這項(xiàng)技術(shù)仍處于研究階段，研究團(tuán)隊(duì)需要進(jìn)一步測(cè)試以了解纖維數(shù)量、縫合方向和電源電壓等因素對(duì)性能的影響，未來有望在商業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。