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2019-04-01這麼大一個洞也能隔音？算準了也能讓聲音過不來！
592 期
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美國波士頓大學（Boston University）機械工程學教授張信（Xin Zhang）等人，日前於《物理評論》（Physical Review B）發布最新研究，以數學方法證明一環狀結構可在保持空氣流通下阻絕聲響。
隨著聲學超材料（metamaterial）的發展，先前已有科學家表明可利用次波長結構（subwavelength structure）讓聲音衰減，可惜這些讓空氣進出的洞在材料總面積的佔比還是很小。為解決這個問題，他們算出材料所需的尺寸與規格，企圖做出能將聲音送回源頭的結構設計。
緊接著，研究員根據該計算提出一超構表面（metasurface）單元，並讓該材料保留近60％的開放區域供空氣進出。透過計算並模擬出能有效消除噪音的實際尺寸後，他們便以3D列印將其實體化，測試它是否真能消除揚聲器的聲音。
研究員將揚聲器放置於聚氯乙烯（PVC）管的一端，另一端開口鎖上這個「消音圈圈」。當打開揚聲器開關後，完全沒有聽到揚聲器發出任何聲音；但若湊近一看，會發現揚聲器的低音音箱（subwoofers）彷彿正嗡嗡作響。其後，研究員又比較了該材料對各種不同音量大小的隔音效果，發現它能消除近94％的聲音傳遞到人耳裡。
未來，透過該種消音設計，人們可望在透氣的前提下有效阻絕大部分的聲音，從無人機上的風扇到居家暖通空調（HVAC）系統皆可受惠於此。最重要的是，它的重量不僅輕，還可因應設計改變造型，頗具發展潛力。
Reza Ghaffarivardavagh et al., Ultra-open acoustic metamaterial silencer based on Fanolike interference, Physical Review B, 2019.