Ilmu material
Keheningan yang Lahir dari Sutra: Horizon Baru Terbuka dalam Memerangi Ancaman Kebisingan
Tambahkan Securities.io ke sumber pilihan Anda di Google
Keheningan sangat berharga. Menurut American Institute of Stress, sebanyak 77 persen orang di Amerika Serikat menunjukkan beberapa tanda fisik stres dalam kehidupan sehari-hari mereka, dan periode keheningan setiap hari dapat membantu mereka bersantai dan mengurangi tingkat stres.
Keheningan membantu menurunkan tekanan darah, meningkatkan konsentrasi dan fokus, memperbaiki insomnia, mendorong mindfulness, dan lain-lain.
Namun, apakah mudah mencapai keheningan dalam kehidupan perkotaan yang kita jalani saat ini? Ambil contoh Mumbai, ibu kota komersial India, misalnya. Kota ini telah menyaksikan tingkat kebisingannya mendekati 124 desibel. Tingkat suara yang begitu tinggi berada di antara penggunaan gergaji mesin (120 dB) dan lepas landas jet militer.
Di NYC, Departemen Bangunan Kota New York menerima sebanyak 3.700 keluhan kebisingan dalam setahun, termasuk suara kebisingan konstruksi, kemacetan lalu lintas (75dB hingga 80dB), kereta bawah tanah yang berdecit (80dB hingga 100dB), dan pemecah batu (110dB).
Pertanyaannya, bagaimana kita menemukan tempat yang tenang ketika komponen kehidupan sehari-hari yang tak terhindarkan begitu bising?
Para peneliti telah memikirkan solusi untuk waktu yang cukup lama. Kolaborasi interdisipliner peneliti dari MIT dan tempat lain telah mengembangkan sebuah solusi: kain sutra yang menekan suara.
Kain Sutra Penekan Suara untuk Menciptakan Ruang Tenang
Kain yang digunakan dalam sutra ini hampir tidak lebih tebal daripada rambut manusia. Penerapan tegangan membuat serat yang telah digunakan untuk membuat kain ini bergetar. Dan getaran inilah yang membantu menekan suara.
Pada tingkat dasar dan lebih dapat diprediksi, gelombang suara yang dihasilkan oleh kain bergetar mengganggu kebisingan yang tidak diinginkan dan menetralkannya. Teknik ini efektif hanya ketika diterapkan dalam ruang kecil. Headphone peredam kebisingan, karena mereka hanya bekerja pada ruang terbatas telinga kita, memanfaatkan prinsip peredaman kebisingan ini.
Namun kain ini melampaui peredaman kebisingan konvensional dengan menekan getaran yang menjadi dasar transmisi suara. Ia dapat menekan suara di ruang ruang tamu yang jauh lebih besar.
Para peneliti menguji efektivitas kedua metode penekanan kebisingan. Dalam mode penekanan langsung, kain sutra dapat mengurangi volume suara hingga 65 desibel. Pada mode kedua, di mana pembatalan getaran menjadi kunci, kain tersebut dapat mengurangi transmisi suara hingga 75 persen.
Aspek penting lain dari penemuan ini adalah penggunaan bahan yang mudah ditemukan seperti sutra, kanvas, dan muslin. Ia memiliki aplikasi nyata yang tinggi, seperti membuat pembatas di tempat kerja terbuka dan menawarkan dinding kain tipis untuk mencegah suara menembus.
Saat membicarakan keberhasilan yang dapat dicapai oleh sutra penekan suara ini, Yoel Fink, seorang profesor di departemen Material Science and Engineering serta Electrical Engineering and Computer Science, mengatakan:
“Kebisingan jauh lebih mudah dibuat daripada keheningan. Untuk menahan kebisingan, kami mengalokasikan banyak ruang untuk dinding tebal. Karya Grace, penulis pertama, menyediakan mekanisme baru untuk menciptakan ruang tenang dengan lembaran kain tipis.”
Namun, ini bukan pertama kalinya kelompok peneliti yang terlibat dalam upaya ini mencoba pendekatan baru untuk menekan suara. Kelompok tersebut mencoba membuat mikrofon kain dengan menjahit satu benang serat piezoelektrik ke dalam kain. Material piezoelektrik ini menghasilkan sinyal listrik saat ditekan atau dibengkokkan. Mereka juga mengubah getaran suara menjadi sinyal. Meskipun metode ini terbukti berguna, ia tidak dapat berfungsi di luar ruang terbatas.
Dengan penelitian terkini tentang serat sutra penekan suara, para peneliti ingin meneliti bagaimana solusi mereka dapat memblokir suara dengan berbagai frekuensi di masa depan.
Menurut Grace Yang:
“Ada banyak pengaturan yang dapat kami ubah untuk membuat kain penekan suara ini efektif. Kami ingin orang berpikir tentang mengendalikan getaran struktural untuk menekan suara. Ini hanya permulaan.”
Keinginan untuk menghilangkan kebisingan yang tidak diinginkan adalah gejala zaman kita. Peneliti telah terinspirasi untuk mengembangkan solusi di bidang ini. Beberapa tahun lalu, peneliti mencoba memanfaatkan metamaterial akustik untuk memblokir suara.
Mencapai Keheningan melalui Metamaterial Akustik
Dalam istilah ilmiah inti, sebuah metamaterial adalah “bahan yang secara artifisial terstruktur yang mengontrol dan membentuk aliran gelombang elektromagnetik atau mungkin jenis gelombang fisik lainnya.”
Xin Zhang, seorang profesor teknik mesin di Boston University, mengembangkan solusi penekan keheningan ini, yang dibangun dengan metamaterial akustik, untuk memblokir kebisingan sambil mempertahankan aliran udara.
Zhang membentuk tim bersama mahasiswa PhD Reza Ghaffarivarda dan menggunakan metamaterial, perhitungan matematis, serta desain struktural berbentuk cincin terbuka untuk menciptakan peredam terbuka yang dapat mempertahankan ventilasi efisien sambil mengurangi gelombang akustik yang tidak diinginkan hingga 94 persen.
Perangkat peredam suara yang dirancang duo ini dapat disebut atau dilihat sebagai “peredam metamaterial akustik ultra-terbuka” yang memiliki bukaan tengah besar dengan aliran udara 60%. Port tengahnya dibungkus dengan enam saluran heliks. Akibatnya, port tersebut dapat menghasilkan gelombang berfase berlawanan pada sisi pemancar. Gelombang akustik yang dihasilkan ketika mengenai saluran tengah dan heliks saling menetralkan, sehingga menghilangkan transmisi dan menciptakan keheningan.
Untuk implementasi fungsional di lapangan, para peneliti menutup sebuah speaker ke salah satu ujung pipa PVC dan memasang peredam metamaterial akustik di ujung lainnya. Suara diputar melalui speaker dengan volume tinggi di ujung tertutup pipa dan tidak terdengar di ujung terbuka sampai peredam dipasang.
Saat menjelaskan rencananya dengan solusi ini, yang telah mendapat minat dari perusahaan besar di berbagai industri, Zhang berkata:
“Peredam metamaterial ultra-terbuka menawarkan potensi untuk mengurangi kebisingan lingkungan dari berbagai sumber. Kami bersemangat untuk menjelajahi banyak peluang baru di mana desain kami dapat menguntungkan orang, lingkungan kami, dan kondisi kerja dengan mengurangi kebisingan.”
Sekarang jelas bahwa solusi-solusi ini, terlepas dari betapa sederhana mereka tampak melalui desain yang efisien, efektif dalam menjalankan tujuan mereka. Sangat jelas bahwa perusahaan di bidang suara dan akustik akan mempertimbangkan solusi semacam itu. Berikut, kami akan membahas beberapa perusahaan yang telah menginvestasikan penelitian dan sumber daya untuk menemukan cara baru dalam menekan kebisingan.
#1. Silentium
Silentium dikenal karena teknologi Active Noise Control (ANC) yang unik. Mereka menawarkan solusi manajemen suara spektrum penuh yang mengganggu dengan algoritma proprietari. Algoritma ini dapat beradaptasi dengan perubahan spektrum kebisingan dan mencapai hasil pengurangan kebisingan hampir 10 dB (A).
Seperti sutra penekan suara, solusi Silentium juga berfungsi di ruang yang relatif lebih besar, seperti di dalam mobil. Teknologi ‘Quiet Bubble’ mereka mengurangi kebisingan dengan mensintesis karakteristik fisik bidang kebisingan yang tidak diinginkan dalam zona keheningan yang diinginkan. Metode dibangun di atas algoritma multisaluran yang mampu mengontrol bidang suara yang dihasilkan oleh susunan speaker.
Solusi Silentium Quiet Bubble dapat digunakan pada peralatan rumah tangga yang berisik, dalam produk otomotif untuk mengurangi suara yang berasal dari angin, ban, mesin, dan HVAC, dalam pengaturan industri untuk menciptakan lingkungan kerja yang tenang, bahkan dalam moda transportasi seperti kereta, bandara, dan stasiun.
Solusi end-to-end Quiet Bubble oleh Silentium hadir sebagai penawaran turnkey lengkap dengan elemen perangkat lunak dan perangkat keras.
Menurut berita terbaru, Silentium telah memperpanjang Seri D. Perusahaan menutup putaran pendanaan dengan total US$63 juta. Menora Mivtachim dan Meitav Dash, keduanya investor institusional Israel, memimpin putaran tersebut.
Perusahaan juga memiliki pemimpin elektronik global Molex sebagai salah satu investornya. Sambil memberikan gambaran tentang bagaimana masa depan Silentium mungkin terlihat, Yoel Naor, CEO perusahaan, mengatakan:
“Kami menyambut mitra baru yang berbagi semangat yang sama untuk akustik dan melihat nilai dalam meningkatkan privasi serta kesejahteraan melalui ruang suara pribadi. Dengan investasi baru ini, kami akan meningkatkan skala pengembangan dan peluncuran solusi perangkat lunak Active Acoustics kami untuk produsen kendaraan dan pemasok otomotif – terutama karena persyaratan NVH berkembang dalam era baru mobil listrik dan otonom.”
#2. Zero Sound
Perusahaan menjanjikan pembatalan kebisingan aktif berkualitas tinggi untuk berbagai kasus penggunaan, mulai dari dalam taksi yang berisik hingga stadion luar ruangan yang besar. Skalabilitas dimungkinkan karena solusi inti terdiri dari sebuah panel. Jumlah panel dapat ditingkatkan untuk membatalkan kebisingan sesuai bidang aplikasi. Zero Sound mengklaim bahwa solusinya dapat secara aktif membatalkan kebisingan, menguranginya hingga 92%.
Dengan memasang lebih dari sepuluh panel penekanan kebisingan digital aktif ZS secara bersamaan, dapat memenuhi kebutuhan pembatalan kebisingan di kompleks industri, lokasi konstruksi, stadion, serta persimpangan rel & jalan.
Antara satu hingga sembilan panel sudah cukup untuk membuat jaringan penekanan bagi generator listrik, peralatan industri, pengeboran, dan lokasi konstruksi.
Lebih dari lima panel cukup untuk ruang tertutup, seperti yang ada di interior kantor, rumah sakit, ruang server, dan hotel. Dan antara satu hingga empat panel sudah memadai untuk taksi kendaraan darurat, peralatan berat, dan peralatan pertanian.
Menurut data yang tersedia, Zero Sound menutup putaran pendanaan sebesar CA$880.000 pada Mei 2018.
Menangani Kebisingan: Bahaya Universal dari Batas yang Terlewati
Uni Eropa, dengan tegas, mengakui polusi kebisingan sebagai masalah utama, baik bagi kesehatan manusia maupun lingkungan. Sementara paparan jangka panjang terhadap kebisingan dapat menyebabkan rasa tidak nyaman, gangguan tidur, dan efek negatif pada jantung serta sistem metabolik manusia, kebisingan lingkungan dapat menyebabkan anak-anak dengan gangguan kognitif.
Menurut perkiraan EEA, kebisingan lingkungan menjadi penyebab utama 48.000 kasus baru penyakit jantung iskemik per tahun dan 12.000 kematian dini. Kebisingan lingkungan juga berkontribusi pada rasa tidak nyaman kronis tinggi pada 22 juta orang dan gangguan tidur kronis tinggi pada 6,5 juta orang. Lebih dari 12.000 anak sekolah mengalami gangguan membaca akibat kebisingan pesawat saja.
Menangani bahaya kebisingan, oleh karena itu, adalah tugas yang memerlukan penanggulangan menyeluruh. Salah satu area paling rentan di antara semua ini, di mana banyak orang terpengaruh dalam ruang yang sangat kecil, adalah ruang industri.
Angka menunjukkan kemungkinan hingga 22 juta pekerja AS menghadapi tingkat kebisingan berbahaya di tempat kerja. Banyak strategi baru telah diluncurkan untuk mengendalikan ancaman kebisingan industri ini.
Peredaman lapisan terbatas—dicapai dengan menempatkan bahan peredam di antara dua lembar logam—telah menjadi metode berguna untuk mengurangi getaran yang dihasilkan mesin.
Untuk keperluan domestik, sekelompok peneliti di Singapura mengembangkan ide inovatif jendela peredam kebisingan. Memasang sistem ini pada kisi jendela dapat mengurangi suara masuk sebesar 50%.
Sensor memainkan peran kunci dalam keberhasilan metode ini. Sensor ini mendeteksi kebisingan yang masuk dan memutar suara dengan gelombang yang serupa namun terbalik sehingga gelombang suara berfase berlawanan ini dapat menetralkan gelombang masuk, menghilangkannya sebelum melanjutkan lebih jauh.
Salah satu solusi paling canggih dan menarik yang muncul dalam beberapa tahun terakhir adalah busa peredam suara berbasis nanoteknologi. Ia menggunakan nanoteknologi untuk mengubah gelombang suara menjadi panas. Solusi ini dapat diakses dan siap skala, karena menggunakan busa peredam suara komersial yang tersedia sebagai dasar. Busa tersebut kemudian disuntikkan dengan nanopowder untuk menciptakan saluran mikroskopis di dalamnya. Saluran atau tabung ini mengubah getaran akustik menjadi panas, menghilangkan suara.
Memerangi ancaman suara memerlukan lebih banyak solusi inovatif dan kesediaan produsen besar serta pelaku industri untuk berinvestasi secara bijaksana dalam solusi penekanan suara. Karena suara tidak terlihat, ancamannya sering terlewatkan. Bahayanya baru terasa ketika kita menyadari kerusakan yang telah ditimbulkannya pada tubuh dan jiwa kita. Ini memang memerlukan kesadaran lebih!
