Шумовое загрязнение является одной из актуальных проблем в городах по всему миру. Постоянное воздействие городского шума, особенно автомобильного, оказывает негативное влияние на здоровье и качество жизни жителей. Традиционные методы снижения шума часто связаны с использованием громоздких материалов, которые сложно интегрировать в современные архитектурные решения. Однако прогресс в области материаловедения и акустики позволил разработать революционный продукт – фильгранный звукопоглотитель из минеральных пен, который сочетает в себе эффективность, компактность и устойчивость к погодным условиям. Учёные исследовательского центра Empa совместно с компанией de Cavis создали ультратонкие звукопоглотители, которые в несколько раз тоньше традиционных аналогов, таких как минеральная вата или мелационное пенополиуретановое покрытие.
Новый материал имеет толщину примерно в четыре раза меньше, позволяя эффективно снижать уровень шума, при этом не ограничивая пространство и не снижая эстетические качества конструкций. Основу звукопоглощающих панелей составляют минерализованные пены на основе гипса или цемента. Уникальность их конструкции заключается в пористой структуре, разработанной таким образом, чтобы звук, проходя через материал, терял свою энергию. Многоуровневая структура с различной толщиной слоёв и размером пор создает «лабиринт» для звуковых волн, заставляя их двигаться по более длинному пути внутри материала. Это позволяет увеличить эффективность поглощения шума, несмотря на компактные габариты изделия.
За счёт своей минеральной основы панели обладают пожаробезопасностью и экологичностью – не выделяют вредных соединений и могут быть подвергнуты переработке. Особое преимущество цементных пен – их устойчивость к воздействию внешних факторов, что делает их идеальными для установки на открытом воздухе. Таким образом, такие звукопоглотители могут применяться в самых разных местах: на фасадах зданий, под балконами, в проходных зонах и, как было протестировано в реальных условиях на одной из подъездных дорог Цюриха, на въездах во дворы для снижения уровня городского шума. Кроме того, материальную и акустическую структуру звукопоглотителей можно точно настраивать под определённые частотные диапазоны. Например, шум от движения автомобилей, который чаще всего находится в диапазоне 500-1000 Гц, можно эффективно подавлять с помощью специально сконструированных слоёв пен с оптимальной толщиной около 5.
5 см. Такая настройка позволяет использовать материал не только для снижения автомобильного шума в городах, но и для создания акустически комфортных пространств внутри зданий: офисных помещений, учебных аудиторий, спортивных залов и столовых. Испытания нового материала показали снижение уровня шума до 4 децибелов, что существенно улучшает акустическую атмосферу и снижает вредное воздействие на слух и общее самочувствие людей. Особенно заметно это при приближении или отъезде автомобилей во дворах, где звуковые волны несколько раз отражаются от поверхности звукопоглотителей. Важным достоинством новых звукопоглотителей является их гибкость при установке.
Они легко режутся и монтируются, что позволяет архитектурным и строительным компаниям включать их в дизайн новых сооружений либо осуществлять дооснащение существующих объектов. Важно, что такие панели легко интегрируются с поверхностями стен, поскольку выполнены из тех же материалов, что и отделка зданий, что позволяет сохранить гармоничный внешний вид. Разработка материала — результат многолетних исследований и модельного моделирования звукового поведения пористых материалов на микроуровне. Использование цифрового моделирования значительно ускорило процесс оптимизации, позволяя предугадать и влиять на звукопоглощение, варьируя размер пор и структуру слоёв. Несмотря на все преимущества, производство минерализованных звукоизоляционных панелей пока ещё является трудоёмким процессом, требующим ручной доработки.
Однако совместная работа с промышленными партнёрами направлена на масштабирование производства и его автоматизацию, что позволит снизить себестоимость изделий и расширить их применение. Перспективы использования данным разработок обширны. Особенно востребованы они будут там, где пространство ограничено, а требования к огнестойкости и дизайну предъявляются на высоком уровне. Например, в густонаселённых городских районах, в проектах с большой плотностью застройки и в местах с повышенными экологическими нормами. Таким образом, фильгранные звукопоглотители из минеральных пен представляют собой инновационное решение в сфере акустики и строительства.
Они открывают новые горизонты для создания комфортной городской среды и внутренних пространств, сочетая технологическую новизну с практичностью и экологической безопасностью. Внедрение таких технологий позволит не только снизить уровень шумового загрязнения, но и улучшить качество жизни миллионов людей, живущих в мегаполисах. В ближайшем будущем эти материалы выйдут на рынок в более доступном формате, что сделает их популярным инструментом для архитекторов, дизайнеров и строителей. Их использование поможет создать более тихие, уютные и безопасные пространства, соответствующие современным стандартам и запросам общества.
