V boji s hlukem, jedním z nejúnavnějších projevů moderní civilizace, často narážíme na fyzikální limity. Běžné protihlukové materiály si totiž obvykle poradí buď s vysokými frekvencemi, jako je pískot brzd, nebo s těmi nízkými, tedy typicky s duněním motorů. Dosažení univerzálního účinku pak vyžaduje vrstvení několika různých materiálů, což přináší nežádoucí nárůst hmotnosti a objemu.
Řešení, jako již mnohokrát, nabízí sama příroda. Tentokrát si vědci vzali příklad ze sov, jejichž let je prakticky neslyšný. Tajemství se ukrývá ve dvou rovinách: jejich nadýchané peří efektivně absorbuje vyšší zvukové frekvence vznikající při obtékání vzduchu, zatímco porézní struktura kůže s mikroskopickými dutinkami si skvěle poradí s nízkofrekvenčními zvuky. Tato kombinace funguje jako dokonalý širokopásmový tlumič hluku.
Aerogel inspirovaný sovami
Experti z čínské univerzity Tiangong se inspirovali touto přírodní dokonalostí a vyvinuli dvouvrstvý aerogel. Aerogely jsou ultralehké a extrémně porézní látky, kterým se někdy přezdívá „zmrzlý kouř“. Nový materiál přesně napodobuje strukturu sovího křídla tak, aby dokázal účinně tlumit zvuk v celém jeho spektru, od hlubokých basů až po vysoké tóny.
Izolace dokázala snížit hluk motoru z 87,5 decibelu na úroveň 78,6 decibelu
Výroba materiálu je malou alchymií: vědci nejprve zmrazí drobné kapky hexanu v polymerní matrici, čímž vznikne porézní „včelí plást“ připomínající soví kůži. Tato vrstva je klíčová pro pohlcování hlubokých, nízkofrekvenčních tónů, typicky třeba dunění motoru. Následuje druhá, povrchová vrstva z křemíkových nanovláken, která svým „peřím“ zachytává pískavé a vysoké zvuky.
Výsledky jsou skutečně přesvědčivé. V laboratorních testech pohltila zvuková izolace 58 % dopadajících zvukových vln a dokázala snížit hluk automobilového motoru z ohlušujících 87,5 decibelu na mnohem bezpečnější úroveň 78,6 decibelu, a to při zachování nízké hmotnosti a pružnosti. Materiál je navíc i mechanicky odolný – bez významnějšího poškození vydržel sto cyklů stlačení (konkrétně došlo po 100 cyklech jen k 5% deformaci).
A jde to ještě vylepšit!
Pokud se za aerogel přidá zadní vzduchová vrstva o tloušťce pouhého jednoho centimetru, hodnota NRC (koeficient zvukové pohltivosti; Noise Reduction Coefficient) vzroste až na 0,69. Tato jednoduchá úprava takřka nic neváží, ale ještě více zlepšuje celkovou efektivitu pohlcování zvuku.
Díky tomuto objevu máme na dosah lehké, odolné a efektivní protihlukové materiály, které mohou výrazně snížit zátěž z dopravy a průmyslu. Znovu se tak ukazuje, že ta nejlepší řešení máme často přímo před očima. Stačí se jen pozorně dívat a učit se od mistrovských děl evoluce.
Důsledky přesahují hranice laboratoře. Hluková zátěž totiž není jen obtěžující, ale má prokazatelně negativní vliv na lidské zdraví – od ztráty sluchu přes zvýšený krevní tlak až po riziko cukrovky druhého typu. Efektivnější a lehčí zvukové izolace mohou přinést tišší města, bezpečnější pracovní prostředí i komfortnější dopravu, aniž by bylo nutné dělat kompromisy mezi účinností a praktičností.