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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)有望在商業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。