DVN 内饰最近在The Sound of Silence一文中谈到了降低车内环境噪音的困难,尤其是在车外噪音占主导地位的汽车中。 通常的吸音和减震措施似乎已经达到了极限,而降噪仍然不是最终的解决方案。也许人工智能会在未来帮助我们,就像它在几乎所有工业领域所做的那样。
但与此同时,科学家们可能已经找到了一种新的解决方案,很快就能集成到汽车内饰中。包括麻省理工学院在内的研究人员跨学科合作,开发出了一种可用于创造安静空间的抑音丝织物。
这些研究人员包括罗德岛设计学院的研究生,他们负责了解织物结构;威斯康星大学麦迪逊分校的科学家负责进行模拟;凯斯西储大学的研究人员负责描述材料特性;麻省理工学院史密斯小组的化学工程师则利用他们在气体膜分离方面的专业知识来测量穿过织物的气流。
这种丝织物几乎不比头发丝粗,它含有一种特殊的纤维,在施加电压时会产生振动。研究人员利用这些振动以两种不同的方式抑制声音。
一种方法是,振动纤维产生声波,干扰不想要的噪音,从而将其消除,这种方法类似于降噪耳机,在耳朵这样的狭小空间内效果很好,但在房间或飞机这样的大空间内则无法奏效。
另一种更令人惊讶的技术是,织物被静止不动,以抑制振动,而振动是声音传播的关键。这可以防止噪音通过织物传播,并使音量变小。第二种方法可以在房间或汽车等更大的空间内降低噪音。

研究人员发现,保持织物静止会导致声音被织物反射,从而使薄薄的丝绸像镜子反射光线一样反射声音。
他们的实验还发现,织物的机械特性和毛孔大小都会影响声音产生的效率。虽然丝绸和薄纱具有相似的机械特性,但丝绸的孔隙更小,因此是更好的织物扬声器。
但有效孔隙大小还取决于声波的频率。该项目的科学家之一格蕾丝-杨说,如果频率足够低,即使是孔隙相对较大的织物也能有效发挥作用。
在测试丝绸织物的直接抑制模式时,研究人员发现它能显著降低高达 65 分贝的声音音量(与人类热情交谈的声音音量相当)。在以振动为媒介的抑制模式下,丝织物可将声音传播降低 75%。
展望未来,研究人员希望探索如何利用他们的织物阻隔多种频率的声音。这可能需要复杂的信号处理和额外的电子设备。
此外,他们还想进一步研究这种织物的结构,看看改变压电纤维的数量、缝合方向或施加的电压等会如何提高性能。
“我们可以转动很多旋钮,使这种消音织物真正有效。我们希望让人们思考如何控制结构振动来抑制声音。这仅仅是个开始,”杨说。
将这种丝绸织物集成到汽车内饰中(织物覆盖整个表面的 20% 到 40%),可以大大改善噪音控制,有助于创造更安静的车内环境。 这对传统的汽车音响舒适度控制方法可能是一个帮助。