İpekten Doğan Sessizlik: Gürültü Tehdidine Karşı Yeni Ufuklar Açılıyor

Sessizlik değerlidir. Amerikan Stres Enstitüsü’ne göre, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki insanların %77’si günlük yaşamlarında fiziksel stres belirtileri gösteriyor ve her gün bir sessizlik dönemi onların rahatlamasına ve stres seviyelerini azaltmasına yardımcı olabilir. 

Sessizlik kan basıncını düşürmeye, konsantrasyon ve odaklanmayı artırmaya, uykusuzluğu iyileştirmeye, farkındalığı teşvik etmeye ve daha fazlasına yardımcı olur. 

Peki, bugün yaşadığımız kentsel yaşamda sessizliği elde etmek kolay mı? Örneğin Hindistan’ın ticari başkenti Mumbai’yi ele alalım. Gürültü seviyelerinin 124 desibele yaklaştığını gördü. Bu kadar yüksek ses seviyeleri, bir motor testeresinin (120 dB) çalışması ile askeri jetlerin kalkışı arasında bir yerde konumlandırılabilir. 

NYC’de, New York Şehir Bina Departmanı bir yılda 3.700 gürültü şikayeti aldı; bunlar arasında inşaat gürültüsü, trafik sıkışıklığı (75 dB ila 80 dB), çığlık atan metro (80 dB ila 100 dB) ve çekiç sesleri (110 dB) yer alıyor. 

Soru şu: kaçınılmaz günlük yaşam unsurlarımız bu kadar gürültülü olduğunda sessiz bir yer nasıl bulabiliriz?

Araştırmacılar bir süredir çözümler üzerine düşünmekte. MIT ve diğer yerlerden gelen araştırmacıların disiplinlerarası bir iş birliği, bir çözüm geliştirdi: ses bastırıcı ipek kumaş. 

Ses Bastırıcı İpek Kumaş ile Sessiz Alanlar Oluşturmak

İpekte kullanılan kumaş insan teline neredeyse eşit kalınlıktadır. Bir voltaj uygulanması, bu lifinkullanıldığı kumaşı oluşturmak için titreşmesini sağlar. Ve sesin bastırılmasına yardımcı olan da bu titreşimlerdir. 

Temel ve daha öngörülebilir bir seviyede, titreşen kumaş tarafından üretilen ses dalgaları istenmeyen gürültüyle etkileşime girer ve onları iptal eder. Bu teknik etkilidir yalnızca küçük bir alanda uygulandığında. Gürültü önleyici kulaklıklar, yalnızca kulaklarımızın sınırlı alanında çalıştıkları için bu gürültü iptali prensibiyle başarılı olur. 

Ancak bu kumaş, ses iletiminin temelini oluşturan titreşimleri bastırarak geleneksel gürültü önlemenin bir adım ötesine geçiyor. Oturma odasının çok daha büyük bir alanında sesi bastırabilir. 

Araştırmacılar her iki ses bastırma yönteminin etkinliğini test etti. Doğrudan bastırma modunda, ipek kumaş ses seviyesini 65 desibele kadar azaltabiliyordu. İkinci modda, titreşim iptali anahtar olduğunda, kumaş ses iletimini %75’e kadar azaltabiliyordu.

İcatın bir diğer kritik yönü, ipek, kanvas ve muslin gibi kolay bulunabilen malzemeler kullanmasıydı. Açık çalışma alanlarında bölücüler yapmak ve sesin geçmesini önlemek için ince kumaş duvarlar sunmak gibi yüksek gerçek yaşam uygulamaları vardır. 

Ses bastırıcı ipek kumaşın elde edebileceği başarı hakkında konuşurken, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği ile Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar Bilimleri bölümlerinde profesör olan Yoel Fink şu sözleri söyledi:

“Gürültüyü yaratmak sessizliği yaratmaktan çok daha kolaydır. Gürültüyü dışarıda tutmak için kalın duvarlara çok yer ayırıyoruz. [First author] Grace’in çalışması, ince bir kumaş levha ile sessiz alanlar yaratmak için yeni bir mekanizma sunuyor.”

Ancak, bu araştırmacı grubunun bu girişimde yeni bir yaklaşım denemesi ilk kez değil. Grup, tek bir piezoelektrik lif ipliği kumaşa dikerken kumaş mikrofonları yaratmaya çalıştı. Bu piezoelektrik malzemeler sıkıştırıldığında veya büküldüğünde elektrik sinyali üretiyordu. Aynı zamanda ses titreşimlerini sinyallere dönüştürüyordu. Yöntem değerini kanıtlayabilse de, sınırlı bir alanın ötesinde çalışamıyordu.

Ses bastırıcı ipek lifi üzerindeki mevcut araştırmayla, araştırmacılar gelecekte çözümlerinin birden fazla frekanstaki sesleri nasıl engelleyebileceğini incelemek istiyor. 

Grace Yang’a göre:

“Bu ses bastırıcı kumaşı etkili kılmak için ayarlayabileceğimiz birçok düğme var. İnsanları yapısal titreşimleri kontrol ederek sesi bastırma konusunda düşünmeye yönlendirmek istiyoruz. Bu sadece bir başlangıç.”

İstenmeyen gürültüyü ortadan kaldırma isteği zamanımızın bir belirtisidir. Araştırmacılar bu alanda çözümler geliştirmek için ilham aldılar. Birkaç yıl önce, araştırmacılar ses engellemek için akustik metamateriallerden yararlanmaya çalıştı. 

Akustik Metamateriallerle Sessizliği Sağlamak

Temel bilimsel terimlerle, bir  metamaterial, \”yapay yapılandırılmış malzemeler, elektromanyetik dalgaların akışını kontrol eden ve şekillendiren ya da muhtemelen diğer fiziksel dalga türlerini\”. 

Boston Üniversitesi’nde makine mühendisliği profesörü Xin Zhang, akustik metamateriallerle inşa edilen bu sessizlik bastırıcı çözümü, havayı korurken gürültüyü engellemek için geliştirdi. 

Zhang, doktora öğrencisi Reza Ghaffarivarda ile bir ekip kurdu ve metamaterialler, matematiksel hesaplamalar ve açık, halka benzeri bir yapısal tasarım kullanarak, istenmeyen akustik dalgaları %94’e kadar azaltırken verimli havalandırmayı sürdürebilen açık bir susturucu yarattı.

İkili tasarladığı sessizleştirme cihazı, %60 hava akışı sağlayan büyük bir merkezi açıklığa sahip bir \”ultra-açık akustik metamaterial susturucu\” olarak adlandırılabilir veya görülebilir. Merkezi bağlantıaltı helikal kanal ile çevrilmiştir. Sonuç olarak, bağlantı verici tarafında faz farkı oluşturan bir dalga üretebilir. Merkezi ve helikal kanallara çarpan akustik dalgalar birbirini iptal eder, böylece iletim etkisizleşir ve sessizlik oluşur. 

Fonksiyonel, sahada uygulanabilirlik için, araştırmacılar bir PVC borunun bir ucuna hoparlör yerleştirdi ve diğer ucuna akustik metamaterial susturucuyu sabitledi. Hoparlörden yüksek sesle çalınan ses, borunun kapalı ucunda çalındı ve susturucu yerleştirilene kadar açık uçta duyulamadı. 

Çözümle ilgili planlarını açıklarken, bu çözüm zaten birçok sektörde büyük şirketlerin ilgisini çekmişti, Zhang şunları söyledi:

“Ultra-açık metamaterial susturucu, çeşitli kaynaklardan gelen çevresel gürültüyü azaltma potansiyeli sunar. Tasarımımızın insanlara, çevremize ve çalışma koşullarına fayda sağlayabileceği birçok yeni fırsatı keşfetmek için heyecanlıyız.”

Bu çözümlerin, ne kadar basit görünseler de, amaçlarını etkili bir şekilde yerine getirdiği artık net. Ses ve akustik alanındaki şirketlerin bu tür çözümler üzerinde düşünmeleri oldukça açık. Aşağıda, ses bastırma konusunda yeni yollar bulmak için araştırma ve kaynak yatırımı yapan birkaç şirketi inceleyeceğiz. 

#1. Silentium

Silentium, benzersiz Aktif Gürültü Kontrolü (ANC) teknolojisiyle tanınır. Özel algoritmalar içeren tam spektrumlu bozulmuş ses yönetimi çözümü sunar. Bu algoritmalar, gürültü spektrumundaki değişikliklere uyum sağlayabilir ve yaklaşık 10 dB (A) gürültü azaltma sonuçları elde eder. 

Ses bastırıcı ipek gibi, Silentium’un çözümleri de aracın içi gibi nispeten daha büyük alanlarda çalışır. ‘Quiet Bubble’ teknolojisi, istenmeyen gürültü alanının fiziksel özelliklerini istenen sessiz bölge içinde sentezleyerek gürültüyü azaltır. Yöntem, bir dizi hoparlör tarafından üretilen ses alanını kontrol edebilen çok kanallı bir algoritma üzerine inşa edilmiştir. 

Silentium Quiet Bubble çözümü, gürültülü ev aletlerinde, otomotiv ürünlerinde rüzgar, lastik, motor ve HVAC’den gelen sesi azaltmak, endüstriyel ortamlarda sessiz bir çalışma ortamı yaratmak ve hatta tren, havalimanı ve istasyon gibi ulaşım modlarında kullanılabilir. 

Silentium’un Quiet Bubble uçtan uca çözümü, hem yazılım hem de donanım öğelerini içeren tam bir turnkey (hazır) teklif olarak sunulur.  

Son haberlere göre, Silentium genişletilmiş bir Series D turu gerçekleştirdi. Şirket, toplam 63 milyon ABD Doları tutarında bir tur kapattı. 

Şirketin ayrıca küresel elektronik lideri Molex de yatırımcıları arasında. Silentium’un gelecekte nasıl bir yol izleyeceği konusunda fikir verirken, şirketin CEO’su Yoel Naor şu sözleri söyledi:

“Yeni ortakları, akustiğe aynı tutkuyu paylaşan ve kişisel ses alanlarıyla gizlilik ve refahı artırmanın değerini görenleri memnuniyetle karşılıyoruz. Bu yeni yatırım sayesinde, özellikle elektrikli ve otonom mobilitenin yeni çağında NVH gereksinimlerinin evrimleştiği bir ortamda, araç üreticileri ve otomotiv tedarikçileri için Aktif Akustik yazılım çözümlerimizin geliştirilmesini ve dağıtımını ölçeklendireceğiz.”

#2. Zero Sound

Şirket, gürültülü bir taksi içinden büyük açık hava stadyumlarına kadar çeşitli kullanım senaryoları için yüksek kaliteli aktif gürültü iptali vaat ediyor. Ölçeklendirme mümkündür çünkü temel çözüm bir panelden oluşur. Uygulama alanına göre gürültüyü iptal etmek için panel sayısı artırılabilir. Zero Sound, çözümlerinin gürültüyü aktif olarak iptal edebileceğini ve %92’ye kadar azaltabileceğini iddia ediyor.

On ondan fazla ZS aktif dijital gürültü bastırma paneli birlikte kurularak, endüstriyel kompleksler, inşaat sahaları, stadyumlar, demiryolu ve yol geçişleri için gürültü iptali ihtiyaçları karşılanabilir. 

Bir ila dokuz panel arasında herhangi bir kombinasyon, jeneratörler, endüstriyel ekipmanlar, sondaj ve inşaat sahaları için bir bastırma ağı oluşturmak için yeterlidir. 

Beşten fazla panel, ofis iç mekanları, hastaneler, sunucu odaları ve oteller gibi kapalı bir alan için yeterlidir. Ve bir ila dört panel arasında herhangi bir kombinasyon, acil durum araçlarının, ağır ekipmanların ve tarım ekipmanlarının taksi bölmeleri için yeterlidir. 

Mevcut verilere göre, Zero Sound Mayıs 2018’de CA$880,000 tutarında bir finansman turu kapattı. 

Gürültüyle Mücadele: Sınırları Aşan Yaygın Tehlike

Avrupa Birliği, kesin bir dille, gürültü kirliliğini hem insan sağlığı hem de çevre açısından büyük bir sorun olarak tanıyor. Uzun vadeli maruziyet rahatsızlık, uyku bozukluğu ve insan kalbi ile metabolik sistem üzerinde olumsuz etkilere yol açarken, çevresel gürültü bilişsel olarak etkilenmiş çocuklara neden olabilir. 

EEA tahminlerine göre, çevresel gürültü yılda 48.000 yeni iskemik kalp hastalığı vakası ve 12.000 erken ölümün başlıca nedenidir. Çevresel gürültü ayrıca 22 milyon insan arasında kronik yüksek rahatsızlık ve 6,5 milyon insan arasında kronik yüksek uyku bozukluğuna katkıda bulunur. Sadece hava yolu gürültüsü nedeniyle 12.000’den fazla okul çocuğu okuma bozukluğu yaşar.

Bu nedenle, gürültünün tehlikeleriyle mücadele, her yönüyle bir mücadele gerektirir. Bu alanlarda en savunmasız yerlerden biri, çok sayıda insanın çok küçük bir alanda etkilendiği endüstriyel alandır. 

Sayısal veriler, ABD’de 22 milyon çalışanın işyerinde tehlikeli gürültü seviyelerine maruz kalabileceğini gösteriyor. Bu endüstriyel gürültü tehdidini kontrol altına almak için birçok yeni strateji uygulanmıştır. 

Sınırlı katman sönümleme—sönümleme malzemesinin iki metal levha arasına yerleştirilmesiyle elde edilen—makine kaynaklı titreşimleri azaltmak için faydalı bir yöntem olmuştur. 

Yerel amaçlar için, Singapur’daki bir araştırmacı grubu, gürültü önleyici pencereler fikriyle ortaya çıktı. Bu sistem çözümlerini pencere ızgaralarına monte etmek, gelen sesleri %50 azaltabilir. 

Sensörler, bu yöntemin başarısında kilit bir rol oynar. Bu sensörler gelen gürültüyü algılar ve benzer ancak ters fazlı bir ses çalar; bu faz farkı ses dalgaları gelen dalgaları karşılayarak, daha ileri gitmeden önce dağıtır. 

Son yıllarda ortaya çıkan en sofistike ve heyecan verici çözümlerden biri, nanoteknoloji ses yalıtım köpüğüdür. Bu köpük, ses dalgalarını ısıya dönüştürmek için nanoteknoloji kullanır. Çözüm, mevcut rafadan ses yalıtım köpüğünü temel alarak erişilebilir ve ölçeklenebilir. Bu köpüğe bir nanopowder eklenerek içinde mikroskobik kanallar oluşturulur. Bu kanallar veya tüpler akustik titreşimleri ısıya dönüştürerek sesi dağıtır. 

Ses tehdidiyle mücadele, daha yenilikçi çözümler ve büyük üreticilerin ve sektör oyuncularının ses bastırma çözümlerine akıllıca yatırım yapma isteği gerektirir. Ses görünür olmadığından, tehdidi genellikle radar dışına çıkar. Zararlılığı ancak bedenimize ve iç dünyamıza yaptığı hasarı fark ettiğimizde ortaya çıkar. Daha fazla farkındalık gerekir, kesinlikle! 

AI destekli gürültü bastırma ile hayat kurtarmanın tüm detaylarını öğrenmek için buraya tıklayın.