Silêncio Nascido da Seda: Novo Horizonte Surge no Combate à Ameaça do Ruído

O silêncio é precioso. De acordo com o American Institute of Stress, até 77% das pessoas nos Estados Unidos apresentam alguns sinais físicos de estresse em sua vida cotidiana, e um período de silêncio diário pode ajudá-las 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, incentivar a atenção plena e muito mais. 

Mas é fácil alcançar o silêncio na vida urbana que levamos hoje? Tome Mumbai, a capital comercial da Índia, por exemplo. Ela registrou níveis de ruído próximos a 124 decibéis. Esses níveis tão altos de som poderiam estar entre operar uma motosserra (120 dB) e a decolagem de jatos militares. 

Em Nova Iorque, o Departamento de Edifícios da cidade recebeu até 3,700 reclamações de ruído em um ano, incluindo sons de obras de construção, congestionamento de tráfego (75 dB a 80 dB), metrôs rangentes (80 dB a 100 dB) e martelos pneumáticos (110 dB).

A questão é: como encontrar um lugar de tranquilidade quando nossos componentes cotidianos inevitáveis são tão barulhentos?

Os pesquisadores vêm contemplando soluções há algum tempo. Uma colaboração interdisciplinar de pesquisadores do MIT e de outros lugares desenvolveu uma solução: um tecido de seda que suprime o som. 

Tecido de Seda que Suprime o Som para Criar Espaços Tranquilos

O tecido usado na seda tem quase a mesma espessura de um fio de cabelo humano. A aplicação de uma voltagem faz com que a fibra que foi usada para criar este tecido vibre. E são essas vibrações que ajudam a suprimir o som. 

Em um nível básico e mais previsível, as ondas sonoras geradas pelo tecido vibratório interferem no ruído indesejado e o anulam. Esta técnica é eficaz apenas quando aplicada dentro de um espaço pequeno. Fones de ouvido com cancelamento de ruído, já que funcionam apenas no espaço limitado de nossos ouvidos, prosperam neste princípio de cancelamento de ruído. 

Mas esse tecido vai além do cancelamento de ruído convencional ao suprimir vibrações que são fundamentais para a transmissão do som. Ele pode suprimir o som em um espaço muito maior, como a 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 pôde reduzir o volume dos sons em até 65 decibéis. No segundo modo, onde o cancelamento de vibrações é fundamental, o tecido pôde reduzir a transmissão sonora em até 75%. 

Outro aspecto crucial da invenção foi que ela utilizou materiais de fácil acesso, como seda, lona e musselina. Ela tem aplicações práticas, como a criação de divisórias em ambientes de trabalho abertos e a oferta de paredes finas de tecido para impedir a passagem do som. 

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

“O ruído é muito mais fácil de criar do que o silêncio. Para manter o ruído fora, dedicamos muito espaço a paredes grossas. O trabalho de Grace 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 pesquisadores envolvidos nesta tentativa recorre a uma abordagem inovadora 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 convertiam vibrações sonoras em sinais. Embora o método tenha demonstrado valor, não pôde funcionar além de um espaço limitado. 

Com a pesquisa atual sobre fibras de seda que suprimem o som, os pesquisadores desejam investigar como sua solução pode bloquear sons de múltiplas frequências no futuro. 

De acordo com Grace Yang: 

“Existem muitos ajustes que podemos fazer para tornar esse tecido que suprime o som eficaz. Queremos fazer as pessoas pensarem em controlar vibrações estruturais para suprimir o som. Isso é apenas o começo.”

O desejo de eliminar ruídos indesejados é um sintoma dos nossos tempos. Pesquisadores têm se inspirado a desenvolver soluções nessa área. Há alguns anos, pesquisadores tentaram aproveitar metamateriais acústicos para bloquear o som. 

Alcançando o Silêncio por Meio de Metamateriais Acústicos

Em termos científicos básicos, um  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 Boston University, desenvolveu esta solução que suprime o silêncio, construída com metamateriais acústicos, para bloquear o ruído enquanto preserva a circulação de ar. 

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

O dispositivo de silenciamento que a dupla projetou pode ser chamado 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 é envolto por seis canais helicoidais. Como resultado, o porto pode gerar uma onda fora de fase no lado transmissor. As ondas acústicas que surgem ao atingir os canais central e helicoidais cancelam-se mutuamente, anulando efetivamente a transmissão e criando silêncio. 

Para implementação funcional prática, os pesquisadores selaram um alto-falante em uma extremidade de um tubo de PVC e fixaram o silenciador de metamaterial acústico na outra extremidade. O som foi reproduzido pelo alto-falante em alto volume na extremidade fechada do tubo e não pôde ser ouvido na extremidade aberta até que o silenciador estivesse presente. 

Ao explicar seus planos com a solução, que já recebeu interesse de grandes empresas de diversos setores, Zhang disse: 

“O silenciador de metamaterial ultra-aberto oferece o potencial de mitigar o ruído ambiental de diversas fontes. Estamos entusiasmados em explorar muitas novas oportunidades onde nosso design pode beneficiar as pessoas, o meio ambiente e as condições de trabalho ao reduzir o ruído.”

Agora está claro que essas soluções, independentemente de quão simples pareçam por meio de seus designs eficientes, são eficazes em cumprir seu propósito. É bastante óbvio que empresas no campo do som e da acústica vão deliberar sobre tais soluções. A seguir, discutiremos algumas empresas que investiram pesquisa e recursos na busca de novas formas de suprimir o ruído. 

#1. Silentium

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

Assim como a seda que suprime o som, as soluções da Silentium também funcionam em espaços comparativamente maiores, como o interior de um carro. Sua tecnologia ‘Quiet Bubble’ reduz o ruído ao sintetizar as características físicas do campo de ruído indesejado em uma zona desejada de silêncio. O método é construído sobre um algoritmo multicanal capaz de controlar o campo sonoro produzido por uma matriz 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 ambientes industriais para criar um ambiente de trabalho silencioso, e até mesmo em meios de transporte como trens, aeroportos e estações. 

A solução completa Quiet Bubble da Silentium é oferecida como um pacote turnkey completo com elementos de software e hardware.  

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

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

“Recebemos bem novos parceiros que compartilham a mesma paixão pela acústica e veem valor em melhorar a privacidade e o bem‑estar por meio de espaços sonoros pessoais. Com este novo investimento, vamos ampliar o desenvolvimento e a implantação de 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. Zero Sound

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

Implantar mais de dez painéis ativos digitais de supressão de ruído ZS juntos permite atender às necessidades de cancelamento de ruído de complexos industriais, canteiros de obra, estádios, cruzamentos ferroviários e rodoviários. 

De um a nove painéis são suficientes para criar uma rede de supressão para geradores de energia, equipamentos industriais, perfuração e canteiros de obra. 

Mais de cinco painéis são suficientes para um espaço fechado, como os encontrados em interiores de escritórios, hospitais, salas de servidores e hotéis. E de um a quatro painéis são suficientes para as cabines de veículos de emergência, equipamentos pesados e equipamentos agrícolas. 

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

Enfrentando o Ruído: o Perigoso Perigo Onipresente dos Limites Cruzados

A União Europeia, sem rodeios, reconhece a poluição sonora como um grande problema, tanto para a saúde humana quanto para o meio ambiente. Enquanto a exposição prolongada ao ruído pode resultar em irritação, distúrbios do sono e efeitos negativos no coração humano e no sistema metabólico, o ruído ambiental pode resultar em crianças com déficits cognitivos. 

De acordo com as estimativas da EEA, o ruído ambiental é a causa principal de 48,000 new cases of ischaemic heart disease a year and 12,000 premature deaths. Environmental noise also contributes to chronic high annoyance among 22 million people and chronic high sleep disturbance among 6.5 million people. More than 12,000 schoolchildren suffer reading impairment as a result of aircraft noise alone. 

Enfrentar os perigos do ruído, portanto, é uma tarefa que requer combate abrangente. Uma das áreas mais vulneráveis entre todas, onde um grande número de pessoas é afetado em um espaço muito pequeno, é o ambiente industrial. 

Os números sugerem a possibilidade de até 22 million US workers facing hazardous noise levels at work. Many new strategies have been deployed to keep this menace of industrial noise under control. 

O amortecimento de camada restrita — conseguido ao colocar o material de amortecimento entre duas chapas de metal — tem sido um método útil para reduzir vibrações geradas por máquinas. 

Para fins domésticos, um grupo de pesquisadores em Cingapura desenvolveu a ideia inovadora de janelas com cancelamento de ruído. Montar essas soluções de sistema nas grades das janelas pode reduzir os sons incidentes em incoming sounds by 50%. 

Sensores desempenham um papel fundamental para o sucesso desse método. Esses sensores detectam o ruído incidente e reproduzem um som com forma de onda semelhante, porém invertida, de modo que essas ondas sonoras fora de fase possam contrabalançar as ondas incidentes, dissipando-as antes que avancem.

Uma das soluções mais sofisticadas e empolgantes que surgiram nos últimos anos tem sido a espuma de isolamento acústico baseada em nanotecnologia. Ela usa nanotecnologia para transformar ondas sonoras em calor. A solução é acessível e pronta para escala, pois utiliza espuma de isolamento acústico comercial disponível como base. Essa espuma é então injetada com um nanopólen para criar canais microscópicos dentro dela. Esses canais ou tubos convertem vibrações acústicas em calor, dissipando o som. 

Combater a ameaça do som requer mais soluções inovadoras e a disposição de grandes fabricantes e atores da indústria em investir de forma criteriosa em soluções de supressão sonora. Como o som não é visível, sua ameaça muitas vezes passa despercebida. Seu dano só se torna evidente quando percebemos o prejuízo que causou aos nossos corpos e ao nosso interior. Isso certamente requer mais conscientização! 

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