रेशम से उत्पन्न शांति: शोर की समस्या से लड़ने में नया क्षितिज खुलता है

शांति अनमोल है। अमेरिकी इंस्टीट्यूट ऑफ़ स्ट्रेस के अनुसार, संयुक्त राज्य अमेरिका में 77 प्रतिशत लोग अपने दैनिक जीवन में तनाव के कुछ शारीरिक संकेत दिखाते हैं, और प्रतिदिन एक अवधि की शांति उन्हें आराम करने और तनाव स्तर को कम करने में मदद कर सकती है। 

शांति रक्तचाप को कम करने, एकाग्रता और फोकस में सुधार करने, अनिद्रा को घटाने, माइंडफुलनेस को प्रोत्साहित करने और कई अन्य लाभों में मदद करती है। 

लेकिन आज के शहरी जीवन में शांति प्राप्त करना आसान है? उदाहरण के लिए भारत की व्यावसायिक राजधानी मुंबई को लें। यहाँ की शोर स्तर लगभग 124 डेसिबल तक पहुँच गया है। ऐसी उच्च ध्वनि स्तर को चेनसॉ (120 dB) चलाने और सैन्य जेट्स के टेकऑफ़ के बीच कहीं रखा जा सकता है। 

NYC में, न्यू यॉर्क सिटी डिपार्टमेंट ऑफ़ बिल्डिंग्स को एक वर्ष में 3,700 शोर शिकायतें मिलीं, जिसमें निर्माण शोर, ट्रैफ़िक जाम (75dB से 80dB), चिल्लाते हुए सबवे (80dB से 100dB), और जैकहैमर (110dB) की आवाज़ें शामिल थीं।

प्रश्न यह है, जब हमारे दैनिक जीवन के अनिवार्य घटक इतने शोरगुल वाले हों, तो हम शांति का स्थान कैसे खोजें?

शोधकर्ता काफी समय से समाधान पर विचार कर रहे हैं। MIT और अन्य संस्थानों के शोधकर्ताओं के एक अंतःविषय सहयोग ने एक समाधान विकसित किया है: एक ध्वनि-रोधक रेशम कपड़ा। 

ध्वनि-रोधक रेशम कपड़ा शांति के स्थान बनाने के लिए

रेशम में उपयोग किया गया कपड़ा मानव बाल से भी अधिक मोटा नहीं है। वोल्टेज लागू करने से इस कपड़े को बनाने के लिए उपयोग किए गए रेशे कंपन करते हैं। और यही कंपन ध्वनि को रोकने में मदद करती हैं। 

एक प्राथमिक और अधिक पूर्वानुमेय स्तर पर, कंपन करने वाले कपड़े द्वारा उत्पन्न ध्वनि तरंगें अनचाहे शोर के साथ हस्तक्षेप करती हैं और उन्हें रद्द कर देती हैं। यह तकनीक प्रभावी केवल छोटे स्थान में लागू होने पर होती है। शोर-रद्द करने वाले हेडफ़ोन, क्योंकि वे केवल हमारे कानों के सीमित स्थान में काम करते हैं, इस शोर रद्दीकरण सिद्धांत पर फलते-फूलते हैं। 

लेकिन यह कपड़ा पारंपरिक शोर रद्दीकरण से एक कदम आगे जाता है, क्योंकि यह ध्वनि संचरण के मूलभूत कंपन को दबाता है। यह लिविंग रूम जैसे बड़े स्थान में शोर को दबा सकता है। 

शोधकर्ताओं ने दोनों शोर-रोधक विधियों की प्रभावशीलता का परीक्षण किया। प्रत्यक्ष दबाव मोड में, रेशम कपड़ा ध्वनि की मात्रा को 65 डेसिबल तक कम कर सकता था। दूसरे मोड में, जहाँ कंपन रद्दीकरण मुख्य है, कपड़ा ध्वनि संचरण को 75 प्रतिशत तक घटा सकता था।

इस आविष्कार का एक और महत्वपूर्ण पहलू यह था कि इसमें रेशम, कैनवास और मुस्लिन जैसी आसानी से मिलने वाली सामग्री का उपयोग किया गया था। इसके व्यावहारिक उपयोग उच्च हैं, जैसे खुले कार्यस्थलों में विभाजक बनाना और ध्वनि को पार होने से रोकने के लिए पतली कपड़े की दीवारें प्रदान करना। 

ध्वनि-रोधक रेशम की सफलता के बारे में बात करते हुए, Yoel Fink, जो मैटेरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग तथा इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और कंप्यूटर साइंस विभागों के प्रोफेसर हैं, ने कहा:

“शोर बनाना शांति से कहीं आसान है। शोर को बाहर रखने के लिए हम मोटी दीवारों में बहुत जगह समर्पित करते हैं। [पहले लेखक] Grace का काम एक पतली कपड़े की शीट से शांति के स्थान बनाने का नया तंत्र प्रदान करता है।”

हालांकि, यह पहली बार नहीं है जब इस प्रयास में शामिल शोधकर्ता समूह ने ध्वनि को दबाने के लिए एक नया दृष्टिकोण अपनाया। समूह ने कपड़े में एक पायेजोइलेक्ट्रिक रेशे की एकल धागा सिलकर कपड़े के माइक्रोफ़ोन बनाने की कोशिश की। ये पायेजोइलेक्ट्रिक सामग्री दबाव या मोड़ने पर विद्युत संकेत उत्पन्न करती थीं। उन्होंने ध्वनि कंपन को भी संकेतों में बदल दिया। हालांकि यह विधि अपनी उपयोगिता साबित कर सकती थी, यह सीमित स्थान से आगे काम नहीं कर सकी।

ध्वनि-रोधक रेशम रेशे पर वर्तमान शोध के साथ, शोधकर्ता भविष्य में देखना चाहते हैं कि उनका समाधान कई आवृत्तियों के ध्वनि को कैसे रोक सकता है। 

Grace Yang के अनुसार:

“इस ध्वनि-रोधक कपड़े को प्रभावी बनाने के लिए हमारे पास कई नियंत्रण बिंदु हैं। हम चाहते हैं कि लोग संरचनात्मक कंपन को नियंत्रित करके ध्वनि को दबाने के बारे में सोचें। यह केवल शुरुआत है।”

अनचाहे शोर को समाप्त करने की इच्छा हमारे समय की एक लक्षण है। शोधकर्ताओं ने इस क्षेत्र में समाधान विकसित करने के लिए प्रेरणा ली है। कुछ साल पहले, शोधकर्ताओं ने ध्वनि को रोकने के लिए ध्वनिक मेटामटेरियल्स का उपयोग करने की कोशिश की थी।

ध्वनिक मेटामटेरियल्स के माध्यम से शांति प्राप्त करना

मुख्य वैज्ञानिक शब्दों में, एक  मेटामटेरियल “कृत्रिम रूप से संरचित सामग्री है जो विद्युतचुंबकीय तरंगों या संभवतः किसी अन्य प्रकार की भौतिक तरंगों के प्रवाह को नियंत्रित और आकार देती है। 

बोस्टन विश्वविद्यालय के मैकेनिकल इंजीनियरिंग प्रोफेसर Xin Zhang ने इस शांति-रोधक समाधान को विकसित किया, जो ध्वनिक मेटामटेरियल्स से निर्मित है, ताकि शोर को रोकते हुए वायु प्रवाह को बनाए रखा जा सके। 

Zhang ने PhD छात्र Reza Ghaffarivarda के साथ एक टीम बनाई और मेटामटेरियल्स, गणितीय गणनाओं, और एक खुली, अंगूठी जैसी संरचनात्मक डिजाइन का उपयोग करके एक खुला साइलेंसर बनाया जो कुशल वेंटिलेशन बनाए रखते हुए अनचाहे ध्वनिक तरंगों को 94 प्रतिशत तक कम कर सकता है।

जो साइलेंसिंग डिवाइस यह जोड़ी डिजाइन करती है, उसे “अल्ट्रा-ओपन ध्वनिक मेटामटेरियल साइलेंसर” कहा जा सकता है, जिसमें 60% वायु प्रवाह के साथ एक बड़ा केंद्रीय खुला भाग है। इसका केंद्रीय पोर्ट छह हेलिकल चैनलों से घिरा हुआ है। परिणामस्वरूप, पोर्ट ट्रांसमीटर पक्ष पर एक फेज़-आउट तरंग उत्पन्न कर सकता है।  ध्वनिक तरंगें जो केंद्रीय और हेलिकल चैनलों से टकराती हैं, एक-दूसरे को रद्द कर देती हैं, जिससे प्रभावी रूप से संचरण शून्य हो जाता है और शांति बनती है। 

व्यावहारिक, जमीन-स्तर पर कार्यान्वयन के लिए, शोधकर्ताओं ने एक PVC पाइप के एक सिरे में लाउडस्पीकर को सील किया और दूसरे सिरे पर ध्वनिक मेटामटेरियल साइलेंसर को स्थापित किया। ध्वनि को लाउडस्पीकर के माध्यम से पाइप के बंद सिरे पर उच्च वॉल्यूम पर चलाया गया और साइलेंसर के बिना खुली ओर सुनाई नहीं देती थी। 

समाधान के साथ अपने योजनाओं की व्याख्या करते हुए, जिसे पहले ही कई उद्योगों की बड़ी कंपनियों ने रुचि दिखाई है, Zhang ने कहा:

“अल्ट्रा-ओपन मेटामटेरियल साइलेंसर विभिन्न स्रोतों से पर्यावरणीय शोर को कम करने की संभावना प्रदान करता है। हम कई नए अवसरों की खोज करने के लिए उत्साहित हैं जहाँ हमारा डिजाइन लोगों, हमारे पर्यावरण और कार्य स्थितियों को शोर कम करके लाभ पहुँचा सकता है।”

अब स्पष्ट है कि ये समाधान, चाहे उनके कुशल डिज़ाइन से कितने भी सरल दिखें, अपने उद्देश्य को पूरा करने में प्रभावी हैं। यह काफी स्पष्ट है कि ध्वनि और ध्वनिक क्षेत्र की कंपनियां इन समाधान पर विचार करेंगी। नीचे, हम कुछ कंपनियों पर चर्चा करेंगे जिन्होंने शोर को दबाने के नए तरीकों की खोज में शोध और संसाधन निवेश किए हैं। 

#1. Silentium

Silentium अपनी अनूठी सक्रिय शोर नियंत्रण (ANC) तकनीक के लिए जाना जाता है। यह स्वामित्व वाले एल्गोरिदम शामिल करते हुए एक पूर्ण-स्पेक्ट्रम व्यवधानकारी ध्वनि प्रबंधन समाधान प्रदान करता है। ये एल्गोरिदम शोर स्पेक्ट्रम में बदलाव के अनुसार अनुकूलित हो सकते हैं और लगभग 10 dB (A) शोर कमी के परिणाम प्राप्त कर सकते हैं। 

ध्वनि-रोधक रेशम की तरह, Silentium के समाधान भी तुलनात्मक रूप से बड़े स्थानों में काम करते हैं, जैसे कार के अंदर। इसकी ‘Quiet Bubble’ तकनीक अनचाहे शोर क्षेत्र की भौतिक विशेषताओं को वांछित शांति क्षेत्र में संश्लेषित करके शोर को कम करती है। यह विधि कई चैनलों वाले एल्गोरिदम पर आधारित है जो लाउडस्पीकर के एरे द्वारा उत्पन्न ध्वनि क्षेत्र को नियंत्रित करने में सक्षम है। 

Silentium की Quiet Bubble समाधान का उपयोग शोरगुल वाले घरेलू उपकरणों पर, ऑटोमोटिव उत्पादों में हवा, टायर, इंजन और HVAC से आने वाले शोर को कम करने के लिए, औद्योगिक सेटअप में शांति पूर्ण कार्य वातावरण बनाने के लिए, और यहां तक कि ट्रेनों, हवाई अड्डों और स्टेशनों जैसे परिवहन साधनों में किया जा सकता है। 

Silentium द्वारा प्रदान किया गया Quiet Bubble एंड-टू-एंड समाधान सॉफ़्टवेयर और हार्डवेयर दोनों तत्वों के साथ एक पूर्ण टर्नकी ऑफ़र के रूप में आता है।  

ताज़ा खबरों के अनुसार, Silentium ने एक विस्तारित सीरीज़ डी फंडिंग प्राप्त की। कंपनी ने इस राउंड को कुल US$63 मिलियन के साथ बंद किया। Menora Mivtachim और Meitav Dash, दोनों इज़रायली संस्थागत निवेशकों ने इस राउंड का नेतृत्व किया। 

कंपनी के निवेशकों में वैश्विक इलेक्ट्रॉनिक्स नेता Molex भी शामिल है। Silentium के भविष्य के बारे में विचार देते हुए, कंपनी के CEO Yoel Naor ने कहा:

“हम उन नए साझेदारों का स्वागत करते हैं जो ध्वनिक विज्ञान के प्रति समान जुनून साझा करते हैं और व्यक्तिगत ध्वनि स्थानों के माध्यम से गोपनीयता और कल्याण को बढ़ाने के मूल्य को देखते हैं। इस नई निवेश के साथ, हम वाहन निर्माताओं और ऑटोमोटिव सप्लायर्स के लिए हमारे सक्रिय ध्वनि सॉफ़्टवेयर समाधान के विकास और रोल‑आउट को स्केल अप करेंगे – विशेष रूप से जब NVH आवश्यकताएँ इलेक्ट्रिक और स्वायत्त गतिशीलता के नए युग में विकसित हो रही हैं।”

#2. Zero Sound

कंपनी उच्च-गुणवत्ता वाले सक्रिय शोर रद्दीकरण का वादा करती है विभिन्न उपयोग मामलों के लिए, शोरगुल वाले टैक्सी के अंदर से लेकर बड़े बाहरी स्टेडियम तक। स्केल अप संभव है क्योंकि मुख्य समाधान एक पैनल से बना है। पैनलों की संख्या को बढ़ाकर उपयोग के क्षेत्र के अनुसार शोर को रद्द किया जा सकता है। Zero Sound का दावा है कि उनके समाधान सक्रिय रूप से शोर को रद्द कर सकते हैं, जिससे शोर में 92% तक की कमी आती है।

दस से अधिक ZS सक्रिय डिजिटल शोर रद्दीकरण पैनलों को एक साथ स्थापित करके, औद्योगिक परिसरों, निर्माण स्थलों, स्टेडियम, रेल और सड़क चौराहों की शोर रद्दीकरण आवश्यकताओं को पूरा किया जा सकता है। 

एक से नौ पैनलों के बीच कोई भी संख्या पावर जेनरेटर, औद्योगिक उपकरण, ड्रिलिंग और निर्माण स्थलों के लिए एक रद्दीकरण नेटवर्क बनाने के लिए पर्याप्त है। 

पांच से अधिक पैनल एक बंद स्थान के लिए पर्याप्त हैं, जैसे कार्यालय के अंदरूनी हिस्से, अस्पताल, सर्वर रूम, और होटल। और एक से चार पैनलों के बीच कोई भी संख्या आपातकालीन वाहनों, भारी उपकरण, और कृषि उपकरणों के टैक्सी के लिए पर्याप्त है। 

उपलब्ध डेटा के अनुसार, Zero Sound ने मई 2018 में CA$880,000 की फंडिंग राउंड बंद की। 

शोर से निपटना: सीमाओं के पार का सर्वव्यापी खतरा

यूरोपीय संघ स्पष्ट रूप से शोर प्रदूषण को एक प्रमुख समस्या के रूप में मानता है, जो मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण दोनों के लिए हानिकारक है। जबकि दीर्घकालिक शोर के संपर्क से चिड़चिड़ापन, नींद में बाधा, और मानव हृदय तथा मेटाबोलिक सिस्टम पर नकारात्मक प्रभाव हो सकते हैं, पर्यावरणीय शोर से संज्ञानात्मक रूप से प्रभावित बच्चे भी हो सकते हैं। 

EEA के अनुमान के अनुसार, पर्यावरणीय शोर प्रति वर्ष 48,000 नए इस्केमिक हृदय रोग के मामलों और 12,000 समय से पहले मृत्यु का प्रमुख कारण है। पर्यावरणीय शोर 22 मिलियन लोगों में लगातार उच्च चिड़चिड़ापन और 6.5 मिलियन लोगों में लगातार उच्च नींद में बाधा में भी योगदान देता है। केवल विमान शोर के कारण 12,000 से अधिक स्कूल बच्चों को पढ़ने में बाधा का सामना करना पड़ता है। 

इसलिए शोर के खतरों से निपटना एक ऐसा कार्य है जिसके लिए सर्वांगीण मुकाबला आवश्यक है। इन सभी में से सबसे संवेदनशील क्षेत्रों में से एक, जहाँ बहुत कम स्थान में बड़ी संख्या में लोग प्रभावित होते हैं, वह औद्योगिक स्थान है। 

संख्याएँ संकेत देती हैं कि लगभग 22 मिलियन अमेरिकी कामगार कार्यस्थल पर खतरनाक शोर स्तरों का सामना कर रहे हैं। इस औद्योगिक शोर की समस्या को नियंत्रित रखने के लिए कई नई रणनीतियों को लागू किया गया है। 

सीमित लेयर डैंपिंग—जो दो धातु की शीटों के बीच डैंपिंग सामग्री रखकर प्राप्त की जाती है—मशीनों द्वारा उत्पन्न कंपन को कम करने की एक उपयोगी विधि रही है। 

घरेलू उपयोग के लिए, सिंगापुर के शोधकर्ताओं के एक समूह ने शोर-रद्दीकरण वाली खिड़कियों का नवाचारी विचार प्रस्तुत किया है। इन सिस्टम समाधान को खिड़की के ग्रिल पर स्थापित करने से आने वाली आवाज़ों को 50% तक कम किया जा सकता है। 

सेन्सर्स इस विधि को सफल बनाने में मुख्य भूमिका निभाते हैं। ये सेन्सर्स आने वाले शोर का पता लगाते हैं और समान लेकिन उल्टे वेवफ़ॉर्म वाली ध्वनि बजाते हैं ताकि ये फेज़-आउट ध्वनि तरंगें आने वाली तरंगों को प्रतिकूल कर सकें, जिससे वे आगे बढ़ने से पहले ही बिखर जाएँ।

हाल के वर्षों में दिखाई देने वाले सबसे परिष्कृत और रोमांचक समाधानों में से एक नैनोटेक्नोलॉजी साउंडप्रूफ़िंग फोम रहा है। यह ध्वनि तरंगों को गर्मी में बदलने के लिए नैनोटेक्नोलॉजी का उपयोग करता है। यह समाधान सुलभ और स्केल‑अप‑तैयार है, क्योंकि यह उपलब्ध ऑफ‑द‑शेल्फ साउंडप्रूफ़िंग फोम को आधार के रूप में उपयोग करता है। इस फोम में फिर नैनोपाउडर इंजेक्ट किया जाता है जिससे उसके भीतर सूक्ष्म चैनल बनते हैं। ये चैनल या ट्यूब ध्वनिक कंपन को गर्मी में बदलते हैं, जिससे ध्वनि बिखर जाती है। 

ध्वनि की समस्या से लड़ने के लिए अधिक नवाचारी समाधान और बड़े निर्माताओं एवं उद्योग खिलाड़ियों की ध्वनि-रोधक समाधानों में समझदारी से निवेश करने की इच्छा आवश्यक है। क्योंकि ध्वनि दिखाई नहीं देती, इसका खतरा अक्सर अनदेखा रह जाता है। इसका हानिकारक प्रभाव तभी स्पष्ट होता है जब हम समझते हैं कि इसने हमारे शरीर और आंतरिक स्व को कितना नुकसान पहुँचाया है। निश्चित रूप से, इसके लिए अधिक जागरूकता की आवश्यकता है!

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