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Getreidestrohhalme sind eines der ältesten verwendeten Biomaterialien und bekannt für bemerkenswerte akustische Leistungen bei der Schallabsorption. Anhand von 3D-gedruckten Proben untersuchte das Forscherteam um Huang et al. (2019) nun ein theoretisches Konzept, um die außergewöhnlichen Schallabsorptionsfähigkeiten zu erklären.
Die Ergebnisse, die kürzlich in Scientific Reports Journal unter dem Titel “3D-printed sound absorbing metafluid inspired by cereal straws” veröffentlicht wurden, zeigen, dass die innere Struktur von Getreidestrohhalmen aus Knoten besteht. In Form vo Strohballen werden negative akustische Effekte erzielt, wenn die Strohhalme einer Strohkugel auf beiden Seiten der Knoten geschnitten werden. Das Forscherteam testete die Theorie anhand einer idealisierten 3D-gedruckten Struktur mithilfe einer Impedanzröhrenmessungen.
Sie fanden heraus, dass diese dem Strohhalm nachgeahmte Metafluid genannte Struktur visko-thermische Diffusionen mit starken Wellendispersionen kombiniert, die durch eine Viertelwellenlängenresonanzen innerhalb der Strohhalmen entsteht. Perfekte Schallabsorption wird dabei bei Wellenlängen erreicht, die 13-mal größer sind als die Dicke der Metafluidschicht. Langsamer Schall führt weiters zu einer erhöhten Zustandsdichte, was zu einer Kaskade von hohen Absorptionsspitzen führt. Diese Ergebisse könnte zur Verwendung von Getreidestrohhalmen als billiges akustisches Bio-Metamaterial führen.
Quelle:
Huang, W., Schwan, L., Romero-García, V., Génevaux, J. M., & Groby, J. P. (2019). 3D-printed sound absorbing metafluid inspired by cereal straws. Scientific reports, 9(1), 8496.
