Петербургские ученые ИТМО предложили технологию для снижения шума в городе

Физики Национального исследовательского университета ИТМО Санкт-Петербурга разработали конструкцию на основе метаматериала, которая может снижать уровень шума в городе в 10 раз, сообщили в региональном комитете по науке и высшей школе. Разработка проводилась согласно целям нацпроекта «Наука и университеты». 

Ключевые особенности конструкции — воздухопроницаемость и светопрозрачность. Проект может стать альтернативой привычным шумозащитным экранам. Решение ученых не требует больших затрат и его можно использовать для защиты от шума в парках и населенных пунктах. Исследование поддержано программой Минобрнауки РФ «Приоритет 2030». 

Ученые разработали простую структуру для подавления акустических шумов в слышимом диапазоне частот. В основе работы — связанные резонаторы Гельмгольца (элементы структуры, по форме напоминающие трубки с боковым разрезом). Сначала исследователи провели численное моделирование и рассчитали параметры для потенциальной структуры, а потом проверили расчеты и провели эксперименты. 

«На разных частотах звук может вести себя по-разному, и мы учли это при проектировании нашего решения. Наша структура на низких частотах демонстрирует свойства акустического метаматериала, поглощающего звук, на высоких — фононного кристалла и набора Рэлеевских рассеивателей. Из-за того, что задействуется сразу несколько механизмов шумоподавления, получается снизить уровень звука для большого диапазона частот. Сам эксперимент был простой: снаружи мы установили динамик, внутри структуры поместили микрофон, а затем измерили уровень сигнала сначала без нашей конструкции, а потом с ней, и рассчитали коэффициент прохождения звука. Наше решение снижает уровень шума в среднем на 20 дБ, примерно в 10 раз, в диапазоне от 2 до 16,5 кГц, что составляет порядка 70% слышимого диапазона», — рассказала первый автор исследования, аспирантка физического факультета ИТМО Мария Красикова. 

На следующем этапе исследователи планируют сделать реальный прототип шумоизолирующей структуры и протестировать ее в безэховой камере. На основе предложенной учеными технологии в перспективе можно будет изготавливать шумоподавляющие конструкции для парков и зеленых зон, а также шумозащитные экраны для установки вдоль автомобильных и железных дорог. 

Согласно целям национального проекта «Наука и университеты», Россия должна войти в пятерку стран, ведущих разработки в приоритетных областях. Нацпроекты, инициированные президентом РФ Владимиром Путиным, стартовали в 2019 году.