Nghiên cứu cho thấy ion hóa không khí giảm tiếng ồn.

Bạn có biết rằng bằng cách ion hóa không khí bằng dây điện, bạn có thể tạo ra loa? Nói tóm lại, việc tạo ra một điện trường đủ mạnh để ion hóa các phân tử không khí trong mạng lưới dây dẫn song song hoặc đầu dò plasma có thể tạo ra âm thanh. Sau đó, các ion tích điện được điều khiển dọc theo các đường sức từ, đẩy không khí kết hợp còn lại theo cách tạo ra âm thanh. Loa có thể tạo ra và hấp thụ âm thanh.

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một ý tưởng mới mà họ gọi là “lớp plasma âm thanh kim loại” đang hoạt động, có thể được điều chỉnh để giảm tiếng ồn. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí ‘Nature Communications’. Mặc dù ý tưởng về loa plasma không phải là mới nhưng các nhà nghiên cứu của EPFL vẫn đang xây dựng các bản trình diễn đầu dò plasma để nghiên cứu khả năng giảm tiếng ồn.

Các nhà khoa học bị hấp dẫn bởi ý tưởng sử dụng plasma để giảm tiếng ồn vì nó loại bỏ một trong những khía cạnh quan trọng nhất của loa thông thường: màng loa. Loa được trang bị màng, chẳng hạn như loa được tìm thấy trong xe hơi hoặc ở nhà của bạn, là một trong những giải pháp được nghiên cứu nhiều nhất để giảm tiếng ồn chủ động. Nó hoạt động vì màng có thể được điều khiển để loại bỏ các âm thanh khác nhau, so với các bức tường thực hiện công việc một cách thụ động. Vấn đề với việc sử dụng loa thông thường làm bộ hấp thụ âm thanh là màng của chúng giới hạn dải tần hoạt động. Để tiêu âm, màng hoạt động cơ học, dao động để triệt tiêu sóng âm trong không khí. Thực tế là màng tương đối nặng, tức là quán tính của màng, hạn chế khả năng tương tác hiệu quả với âm thanh thay đổi nhanh hoặc ở tần số cao.

Stanislav Sergeev, postdoc tại EPFL’s Acoustic Group và là tác giả đầu tiên giải thích: “Chúng tôi muốn giảm tác động của màng càng nhiều càng tốt vì nó nặng. Nhưng cái gì có thể nhẹ như không khí? Chính không khí”. “Đầu tiên, chúng tôi ion hóa một lớp không khí mỏng giữa các điện cực mà chúng tôi gọi là lớp siêu âm plasma. Các hạt không khí tương tự, hiện được tích điện, có thể phản ứng ngay lập tức với mệnh lệnh của điện trường bên ngoài và tương tác hiệu quả với các rung động âm thanh ở xung quanh thiết bị không khí để hủy bỏ nó.” Sergeev nói thêm, “Đúng như dự đoán, giao tiếp giữa hệ thống điều khiển điện plasma và môi trường âm thanh nhanh hơn nhiều so với màng.”

Plasma không chỉ hiệu quả ở tần số cao mà còn linh hoạt vì nó có thể được điều chỉnh để hoạt động ở cả tần số thấp. Trên thực tế, các nhà khoa học chỉ ra rằng động lực học của một lớp plasma không khí mỏng có thể được kiểm soát để tương tác với âm thanh ở khoảng cách dưới bước sóng sâu, để chủ động phản ứng với âm thanh và triệt tiêu âm thanh trên một băng thông rộng. Việc các thiết bị của họ đang hoạt động rất quan trọng vì công nghệ giảm tiếng ồn thụ động bị giới hạn trong dải tần số có thể kiểm soát được. Chất hấp thụ plasma cũng đặc hơn hầu hết các giải pháp thông thường. Khai thác tính chất vật lý độc đáo của ‘lớp kim loại plasma âm thanh’, các nhà khoa học đã chứng minh bằng thực nghiệm khả năng hấp thụ âm thanh hoàn hảo: “100% cường độ âm thanh tới được hấp thụ bởi lớp kim loại và không có gì bị phản xạ trở lại”, Herve Lissek, nhà khoa học cấp cao của Tập đoàn EPFL Acoustics cho biết. Nó cũng thể hiện sự phản xạ âm thanh có thể điều chỉnh từ dải tần vài Hz đến kHz, với độ dày lớp plasma trong suốt chỉ còn một phần nghìn của bước sóng nhất định, nhỏ hơn nhiều so với các giải pháp giảm tiếng ồn thông thường.

Để biết chất hấp thụ plasma dày đặc hơn bao nhiêu, hãy xem xét tần số âm thanh thấp, nghe được là 20 Hz, với bước sóng âm thanh dài 17m. Lớp plasma chỉ cần dày 17 mm để hấp thụ tiếng ồn, trong khi hầu hết các giải pháp giảm tiếng ồn thông thường, chẳng hạn như tường hấp thụ, cần phải dày ít nhất 4 m, điều này thường hạn chế tính khả thi của chúng. “Khía cạnh thú vị nhất của khái niệm này là, không giống như các bộ hấp thụ âm thanh thông thường dựa vào vật liệu khối xốp hoặc cấu trúc cộng hưởng, khái niệm của chúng tôi rất tinh tế. Chúng tôi đã đưa ra một cơ chế hấp thụ âm thanh hoàn toàn mới, có thể được làm mỏng và nhẹ nhất có thể , mở ra những giới hạn mới về kiểm soát tiếng ồn trong đó không gian và trọng lượng là quan trọng, đặc biệt là ở tần số thấp” Herve Lissek nói. ()