Thứ Sáu, 01/07/2022, 19:09 (GMT+7)

Vảy trên cánh bướm tạo cảm hứng cho một thế hệ vật liệu cách âm mới

Nghiên cứu mới cho thấy những vảy siêu nhỏ trên cánh bướm đêm hoạt động như một bộ hấp thụ âm thanh, tạo cảm hứng cho các chuyên gia phát triển vật liệu giảm ồn mỏng nhẹ.

Hình ảnh vảy giảm ồn trên cánh bướm dưới kính hiển vi. Nguồn: CBC

Nhóm các nhà khoa học tại Đại học Bristol, Anh đã phát hiện ra rằng cánh bướm đêm chứa cơ chế hấp thụ âm thanh tuyệt vời và có thể tác động rất lớn đến công nghệ cách âm cho các tòa nhà, phương tiện giao thông.

Bướm đêm được xem là bậc thầy về ngụy trang, nhiều con có họa tiết trên cánh hòa hợp một cách tài tình với màu vỏ cây, khiến chúng khó có thể bị phát hiện ra bởi những kẻ săn mồi.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng bướm đêm còn có thể phòng thủ bằng một cách khác: Sử dụng các vảy trên cánh của chúng để khử âm thanh dội lại do dơi - một trong những kẻ săn mồi chính của chúng - phát ra để tìm con mồi. Hiệu ứng này tương tự như các lớp phủ hấp thụ radar được sử dụng trên máy bay tàng hình.

Dưới kính hiển vi, các nhà nghiên cứu thấy rằng cánh của một con bướm đêm được tạo thành từ những vảy cực nhỏ có lỗ giúp hấp thụ sóng âm thanh siêu âm, loại âm thanh do loài dơi phát ra với tần số cao hơn mức con người có thể phát hiện được.

Trong thí nghiệm, các mảnh nhỏ của cánh bướm được đặt trên một đĩa nhôm, sau đó các nhà khoa học hướng sóng âm vào đĩa để xem âm thanh bị phản xạ trở lại là bao nhiêu. Kết quả, họ đã phát hiện ra rằng cánh của con bướm đã hấp thụ tới 87% lượng âm thanh truyền đến.

Khía cạnh đáng chú ý là các vảy của cánh bướm cực kỳ mỏng, chỉ rộng bằng 2% độ dày của bước sóng âm thanh mà chúng đang hấp thụ, mỏng hơn rất nhiều so với vật liệu cách âm thông thường.

Các nhà khoa học dự đoán rằng nếu kết cấu hấp thụ âm thanh siêu mỏng của cánh bướm đêm được mô phỏng trong sản xuất và mở rộng quy mô công nghiệp, nó có thể mang ý nghĩa rất lớn trong vấn đề giảm tiếng ồn cho các tòa nhà và phương tiện giao thông.

Những tấm hấp thụ âm thanh mỏng nhẹ cũng có thể ảnh hưởng lớn đến ngành du lịch nhờ giảm trọng lượng cho máy bay, ôtô, tàu hỏa, giúp tăng hiệu quả cho các phương thức vận tải này, đồng thời giảm sử dụng nhiên liệu và giảm phát thải CO2.

Đây không phải là lần đầu tiên các nhà khoa học và kỹ sư lấy “cảm hứng” từ tự nhiên để giúp cho công nghệ hiện đại trở nên yên tĩnh hơn. Chim cú gần như không phát ra tiếng động khi bay do cánh của chúng có thể triệt tiêu nhiễu động không khí và hấp thụ âm thanh.

Do đó, các nhà thiết kế động cơ phản lực hiện đại đã dựa theo đặc điểm này từ con cú để thiết kế các gờ răng cưa ở mặt sau của động cơ và cánh, qua đó làm cho máy bay phản lực hoạt động êm hơn. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc thêm răng cưa vào các mép sau của cánh tuabin gió cũng giúp làm giảm tiếng ồn.

Chúng ta đang sống trong một thế giới ngày càng ồn ào hơn và âm thanh có thể gây hại cho sức khỏe, chẳng hạn như khi tiếng ồn làm phiền giấc ngủ hoặc gây căng thẳng. Nhưng thiên nhiên quanh ta cũng đã có hàng triệu năm tiến hóa để tìm ra các giải pháp yên lặng cho vấn đề ồn ào này.