Scienze

Metamateriali dalla tela del ragno

Le forme a labirinto delle tele di ragno possono contribuire a ridurre l’inquinamento acustico

Nuove scoperte aiuteranno a combattere l’inquinamento acustico: è quanto promettono i ricercatori delle Università di Torino e Trento, dell’Agenzia spaziale italiana, dell’Università di Le Havre (Francia) e della Queen Mary University (Londra) che propongono un nuovo approccio al problema. Approccio che permetterebbe di ottenere un’attenuazione del rumore a bassa frequenza.

La strategia si basa sulla progettazione di metamateriali acustici che sfruttino i vantaggi di una geometria a ragnatela: questa struttura sarebbe in grado di interferire con quella delle onde sonore, attenuandone l’intensità fino a modificare i suoni stessi. In sostanza una delle strutture naturali che più somiglia ad un labirinto, la ragnatela, sta ispirando la creazione di metamateriali capaci di ridurre le onde sonore a bassa frequenza, quelle responsabili dell’inquinamento acustico.

Poiché i suoni a bassa frequenza sono caratterizzati da lunghezze d’onda lunghe, la schermatura di queste onde acustiche richiede tipicamente strutture molto spesse e pesanti, costose e impraticabili per la maggior parte delle applicazioni. Con l’uso dei metamateriali recentemente sviluppati si può invece introdurre la sintonizzazione nella manipolazione del suono, e quindi ridurre i suoni a bassa frequenza, nonostante si tratti di materiali molto sottili. E questo proprio grazie alla geometria di questi labirinti artificiali, simile il più possibile alla forma convenzionale delle ragnatele. Nel nuovo studio, i ricercatori hanno basato il loro progetto su un nuovo concetto chiamato metamateriali labirintici o ‘bobine spaziali’, proposto per la prima volta qualche anno fa.

I metamateriali labirintici consistono in strati di canali zig-zag che, piegati in relazione tra loro, danno vita ad un aspetto di labirinto. Gli autori dello studio hanno recentemente mostrato che questa geometria è particolarmente efficace nell’attenuazione (o riduzione dell’intensità) di onde elastiche.

Nel loro nuovo studio, i ricercatori hanno modificato il progetto metamateriale labirintico proposto in precedenza aggiungendo un telaio quadrato, in modo che la struttura risultante somiglia ad un ragno convenzionale: questa semplice modifica crea cavità d’aria che permettono la variazione delle larghezze di ciascuna canale nel web. Controllando le larghezze dei canali, i ricercatori hanno dimostrato che è possibile sintonizzare le proprietà acustiche del metamateriale, compreso il modo in cui si disperde e riflette le onde sonore.

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