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Materiais Avançados

Físicos projetam paredes acusticamente invisíveis

Com informações da PhysicsWorld - 02/07/2013

Físicos projetam paredes acusticamente invisíveis
A placa perfurada e seus furos tampados criam um autêntico metamaterial, capaz de manipular as ondas sonoras à vontade.
[Imagem: J. J. Park/Yonsei University]

Normalmente os engenheiros deparam-se com a necessidade de isolar acusticamente as paredes, mantendo todo o som dentro ou fora de um ambiente.

Mas uma equipe do Japão e da Coreia do Sul acaba de fazer o contrário.

Jong Jin Park e seus colegas desenvolveram uma técnica que torna uma parede virtualmente "invisível para o som".

Ou seja, de um ótimo refletor de ondas acústicas, as paredes podem ser transformadas em um transmissor acústico quase perfeito.

Embora seja difícil encontrar alguma utilidade prática para a técnica em termos de paredes reais, ela pode fazer a diferença em microscópios, filtros de ruído e concentradores acústicos.

Transmissão acústica extraordinária

A descoberta é um análogo acústico para um fenômeno chamado transmissão óptica extraordinária, que permite que as ondas eletromagnéticas passem quase sem obstáculos através de uma rede de nanofuros feitos em uma barreira opaca.

A versão acústica também depende de microfuros, com a diferença de que eles são recobertos por uma fina membrana.

As ondas sonoras viajam na forma de oscilações físicas dos átomos do meio por onde o som se propaga - elas não podem passar através de uma barreira rígida porque os átomos não oscilam.

Ao fazer furos na membrana rígida, que não compõem mais do que 3% do volume do material, e recobri-los com o mesmo filme plástico usado para cobrir alimentos na cozinha, os pesquisadores transformaram a "parede" em um transmissor sonoro ótimo.

Físicos projetam paredes acusticamente invisíveis
Os metamateriais acústicos, ainda complexos como este mostrado na imagem, já permitiram a criação de escudos acústicos, que criam áreas de absoluto silêncio, e camuflagens para deixar submarinos invisíveis ao sonar.
[Imagem: KIT]

Com a tensão do filme plástico ajustada para que sua frequência de ressonância seja a mesma das ondas sonoras incidentes, a ressonância da membrana amplifica suas oscilações.

Essa ressonância movimenta o ar através dos furos como se o ar não tivesse inércia, permitindo que ele se mova em resposta a deslocamentos muito pequenos, transferindo quase toda a energia das ondas acústicas incidentes através da barreira.

Enquanto a barreira experimental deixa passar 81% do som, se o filme plástico for retirado, essa transmissão cai para 9%.

Metamaterial acústico

A concentração da energia acústica em furos minúsculos permitirá a criação de novos tipos de lentes, como as usadas no emergente campo da microscopia acústica ou para a criação de um elusivo laser de som.

Além disso, segundo os pesquisadores, a técnica pode funcionar com qualquer frequência, incluindo o ultrassom.

E, embora os cientistas refiram-se sempre à transmissão do som, a técnica pode ser explorada para bloquear determinadas frequências, o que transforma a placa perfurada e seus furos tampados em um autêntico metamaterial acústico, capaz de manipular as ondas sonoras à vontade.

Bibliografia:

Artigo: Giant Acoustic Concentration by Extraordinary Transmission in Zero-Mass Metamaterials
Autores: Jong Jin Park, K. J. B. Lee, Oliver B. Wright, Myoung Ki Jung, Sam H. Lee
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 110, 244302
DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.244302






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