Silêncio nascido da seda: um novo horizonte se abre no combate à ameaça do ruído

O silêncio é precioso. De acordo com o Instituto Americano de Estresse, por mais que 77 por cento das pessoas nos Estados Unidos mostram alguns sinais físicos de estresse no dia a dia, e um período de silêncio todos os dias pode ajudá-los a relaxar e reduzir os níveis de estresse. 

O silêncio ajuda a reduzir a pressão arterial, melhorar a concentração e o foco, melhorar a insônia, estimular a atenção plena e muito mais. 

Mas será fácil alcançar o silêncio na vida urbana que levamos hoje? Tomemos como exemplo Mumbai, a capital comercial da Índia. Seus níveis de ruído chegaram perto de 124 decibéis. Níveis sonoros tão altos poderiam ser comparados a operar uma motosserra (120 dB) e decolar jatos militares. 

Em Nova York, o Departamento de Edifícios da cidade de Nova York recebeu até 3,700 reclamações de ruído num ano, incluindo sons de ruído de construção, congestionamento de tráfego (75dB a 80dB), barulho de metrô (80dB a 100dB) e britadeiras (110dB).

A questão é: como encontramos um lugar tranquilo quando nossos inevitáveis ​​componentes da vida diária são tão barulhentos?

Os pesquisadores já contemplam soluções há algum tempo. Uma colaboração interdisciplinar de pesquisadores do MIT e de outros lugares desenvolveu uma solução: um tecido de seda com supressão de som. 

Tecido de seda com supressão de som para criar espaços silenciosos

O tecido usado na seda dificilmente é mais grosso que o cabelo humano. A aplicação de uma tensão faz com que a fibra que possui sido usado para criar este tecido vibrar. E são essas vibrações que ajudam a suprimir o som. 

Num nível primário e mais previsível, as ondas sonoras geradas pelo tecido vibrante interferem nos ruídos indesejados e os cancelam. Esta técnica é eficaz somente quando aplicado em um espaço pequeno. Os fones de ouvido com cancelamento de ruído, uma vez que funcionam apenas no espaço limitado de nossos ouvidos, prosperam com base neste princípio de cancelamento de ruído. 

Mas este tecido vai além do cancelamento de ruído convencional, suprimindo vibrações fundamentais para a transmissão do som. Ele pode suprimir o som em um espaço muito maior de uma sala de estar. 

Os pesquisadores testaram a eficácia de ambos os métodos de supressão de ruído. No modo de supressão direta, o tecido de seda pode reduzir o volume dos sons em até 65 Decibéis. No segundo modo, onde o cancelamento da vibração é a chave, o tecido pode reduzir a transmissão do som em até 75%.

Outro aspecto crucial da invenção foi o uso de materiais facilmente encontrados, como seda, lona e musselina. Tem grandes aplicações na vida real, como fazer divisórias em locais de trabalho abertos e oferecer paredes finas de tecido para evitar a passagem de som. 

Ao falar sobre o sucesso que esta seda supressora de som poderia alcançar, Yoel Fink, professor dos departamentos de Ciência e Engenharia de Materiais e Engenharia Elétrica e Ciência da Computação, disse o seguinte:

“É muito mais fácil criar ruído do que silêncio. Para manter o ruído do lado de fora, dedicamos bastante espaço a paredes grossas. O trabalho de Grace [primeira autora] oferece um novo mecanismo para criar espaços silenciosos com uma fina camada de tecido.”

No entanto, não é a primeira vez que o grupo de investigadores envolvidos nesta tentativa recorre a uma nova abordagem para suprimir o som. O grupo tentou criar microfones de tecido costurando um único fio de fibra piezoelétrica no tecido. Esses materiais piezoelétricos produziam um sinal elétrico ao serem comprimidos ou dobrados. Eles também converteram vibrações sonoras em sinais. Embora o método pudesse provar o seu valor, não poderia funcionar além de um espaço limitado. 

Com a pesquisa atual sobre fibra de seda com supressão de som, os pesquisadores querem descobrir como sua solução pode bloquear o som de múltiplas frequências no futuro. 

De acordo com Grace Yang:

“Existem muitos botões que podemos girar para tornar este tecido supressor de som eficaz. Queremos que as pessoas pensem em controlar as vibrações estruturais para suprimir o som. Esta é apenas o começo."

A necessidade de eliminar ruídos indesejados é um sintoma dos nossos tempos. Os pesquisadores foram inspirados a desenvolver soluções nesta área. Há alguns anos, pesquisadores tentaram aproveitar metamateriais acústicos para bloquear o som. 

Alcançando o Silêncio através de Metamateriais Acústicos

Em termos científicos fundamentais, uma metamaterial é “materiais artificialmente estruturados que controlam e moldam o fluxo de ondas eletromagnéticas ou possivelmente qualquer outro tipo de ondas físicas.” 

Xin Zhang, professor de engenharia mecânica na Universidade de Boston, desenvolveu esta solução de supressão de silêncio, construída com metamateriais acústicos, para bloquear o ruído e, ao mesmo tempo, preservar o fluxo de ar. 

Zhang formou uma equipe com o estudante de doutorado Reza Ghaffarivarda e usou metamateriais, cálculos matemáticos e um projeto estrutural aberto em forma de anel para criar um silenciador aberto que poderia manter uma ventilação eficiente enquanto reduzia ondas acústicas indesejadas em até 94 por cento.

O dispositivo silenciador projetado pela dupla pode ser denominado ou visto como um “silenciador de metamaterial acústico ultra-aberto” que possui uma grande abertura central com 60% de fluxo de ar. Seu porto central está enrolado com seis canais helicoidais. Consequentemente, a porta pode gerar uma onda fora de fase no lado do transmissor. As ondas acústicas geradas ao atingir os canais central e helicoidal se anulam, anulando o efeito da transmissão e criando silêncio. 

Para uma implementação funcional no solo, os pesquisadores selaram um alto-falante em uma extremidade de um tubo de PVC e prenderam o silenciador de metamaterial acústico na outra extremidade. O som era reproduzido pelo alto-falante em volume alto na extremidade fechada do tubo e não podia ser ouvido na extremidade aberta até que o silenciador estivesse lá. 

Ao explicar seus planos com a solução, que já despertou o interesse de grandes empresas de vários setores, Zhang disse:

“O silenciador de metamaterial ultra-aberto oferece o potencial para mitigar o ruído ambiental de diversas fontes. Estamos entusiasmados por explorar muitas novas oportunidades onde o nosso design poderá beneficiar as pessoas, o nosso ambiente e as condições de trabalho, reduzindo o ruído.”

É agora claro que estas soluções, independentemente de quão simples pareçam através dos seus designs eficientes, são eficazes no cumprimento do seu propósito. É bastante óbvio que as empresas da área do som e da acústica deliberarão sobre tais soluções. Abaixo, discutiremos algumas empresas que investiram pesquisas e recursos para encontrar novas maneiras de suprimir o ruído. 

# 1. Silêncio

Silentium é conhecido por sua tecnologia exclusiva de Controle Ativo de Ruído (ANC). Ele oferece uma solução disruptiva de gerenciamento de som de espectro completo envolvendo algoritmos proprietários. Esses algoritmos podem se adaptar às mudanças no espectro de ruído e alcançar resultados de redução de ruído de quase 10 dB (A). 

Assim como a seda supressora de som, as soluções da Silentium também funcionam em espaços comparativamente maiores, como o interior de um carro. Sua tecnologia "Quite Bubble" reduz o ruído sintetizando as características físicas do campo sonoro indesejado em uma zona de silêncio desejada. O método É construído baseado em um algoritmo multicanal capaz de controlar o campo sonoro produzido por um conjunto de alto-falantes. 

A solução Silentium Quiet Bubble pode ser usada em eletrodomésticos barulhentos, em produtos automotivos para reduzir o som proveniente do vento, pneus, motor e HVAC, em configurações industriais para criar um ambiente de trabalho silencioso e até mesmo em meios de transporte como trens, aeroportos e estações. 

A solução ponta a ponta Quiet Bubble da Silentium vem como uma oferta completa com elementos de software e hardware.  

De acordo com as últimas notícias, a Silentium teve uma Série D estendida. A empresa fechou a rodada com um total de US$ 63 milhões. Menora Mivtachim e Meitav Dash, ambos investidores institucionais israelenses, lideraram a rodada. 

A empresa também tem a líder global em eletrônicos Molex como um de seus investidores. Ao dar uma ideia de como será o futuro da Silentium, Yoel Naor, CEO da empresa, disse o seguinte:

“Damos as boas-vindas a novos parceiros que partilham a mesma paixão pela acústica e que veem o valor de melhorar a privacidade e o bem-estar através de espaços sonoros pessoais. Com este novo investimento, ampliaremos o desenvolvimento e a implementação das nossas soluções de software Active Acoustics para fabricantes de veículos e fornecedores automotivos – especialmente à medida que os requisitos de NVH evoluem na nova era da mobilidade elétrica e autônoma.”

# 2. Som Zero

A empresa promete cancelamento de ruído ativo de alta qualidade para uma variedade de casos de uso, desde o interior de uma cabine barulhenta até grandes estádios ao ar livre. A expansão é possível porque a solução principal é composto de um painel. O número de painéis pode ser aumentado para cancelar o ruído conforme o campo de aplicação. Zero Sound afirma que suas soluções podem cancelar ativamente o ruído, reduzindo-o em até 92%.

Implantando mais de dez painéis de supressão de ruído digital ativo ZS juntos, é possível atender às necessidades de cancelamento de ruído de complexos industriais, canteiros de obras, estádios, cruzamentos ferroviários e rodoviários. 

Qualquer coisa entre um e nove painéis é suficiente para criar uma rede de supressão para geradores de energia, equipamentos industriais, perfurações e canteiros de obras. 

Mais de cinco painéis são suficientes para um espaço fechado, como aqueles encontrados em interiores de escritórios, hospitais, salas de servidores e hotéis. E umalgo entre um e quatro painéis é suficiente para cabines de veículos de emergência, equipamentos pesados ​​e equipamentos agrícolas. 

De acordo com os dados disponíveis, a Zero Sound teve uma rodada de financiamento encerrada em CA$ 880,000 em maio de 2018. 

Combatendo o ruído: o perigo onipresente de limites ultrapassados

A União Europeia, em termos inequívocos, reconhece a poluição sonora como um problema importante, tanto para a saúde humana como para o ambiente. Embora a exposição prolongada ao conhecimento possa resultar em aborrecimento, distúrbios do sono e efeitos negativos no coração humano e no sistema metabólico, o ruído ambiental pode resultar em crianças com deficiência cognitiva. 

De acordo com as estimativas da AEA, o ruído ambiental é a causa principal de 48,000 novos casos de doença isquêmica do coração por ano e de 12,000 mortes prematuras. O ruído ambiental também contribui para um elevado desconforto crónico entre 22 milhões de pessoas e para uma elevada perturbação crónica do sono entre 6.5 milhões de pessoas. Mais de 12,000 crianças em idade escolar sofrem de dificuldades de leitura apenas como resultado do ruído dos aviões. 

Enfrentar os perigos do ruído, portanto, é uma tarefa que necessita de um combate total. Uma das áreas mais vulneráveis ​​entre todas estas, onde um grande número de pessoas é afectada num espaço muito pequeno, é o espaço industrial. 

Os números sugerem a possibilidade de até 22 milhões de trabalhadores norte-americanos enfrentarem níveis perigosos de ruído no trabalho. Muitas novas estratégias foi implantado para manter esta ameaça do ruído industrial sob controlo. 

O amortecimento de camada restrita – conseguido colocando o material de amortecimento entre duas folhas de metal – tem sido um método útil para reduzir vibrações geradas por máquinas. 

Para fins domésticos, um grupo de investigadores em Singapura apresentou a ideia inovadora de janelas com cancelamento de ruído. A montagem destas soluções de sistema em grades de janela pode reduzir sons recebidos em 50%. 

Os sensores desempenham um papel fundamental para tornar este método um sucesso. Esses sensores detectam o ruído de entrada e reproduzem um som com uma forma de onda semelhante, mas invertida, para que essas ondas sonoras fora de fase possam neutralizar as ondas de entrada, dissipando-as antes que prossigam.

Uma das soluções mais sofisticadas e interessantes que surgiram nos últimos anos foi a espuma à prova de som nanotecnológica. Ele usa nanotecnologia para transformar ondas sonoras em calor. A solução é acessível e pronta para expansão, pois usa espuma à prova de som disponível no mercado como base. Essa espuma é então injetada com um nanopó para criar canais microscópicos dentro dela. Esses canais ou tubos transformam as vibrações acústicas em calor, dissipando o som. 

O combate à ameaça do som requer soluções mais inovadoras e a vontade dos grandes fabricantes e intervenientes da indústria em investir criteriosamente em soluções de supressão sonora. Como o som não é visível, a sua ameaça muitas vezes passa despercebida. Sua nocividade só vem à tona quando percebemos os danos que causou ao nosso corpo e ao nosso interior. Requer mais consciência, com certeza!

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