噪音，現(xiàn)代社會(huì)無(wú)處不在的“公敵”。機(jī)器轟鳴、汽車喧囂、人聲嘈雜……持續(xù)不斷的噪音不僅影響我們的心情，更會(huì)損害健康。要對(duì)抗噪音，我們需要隔音材料的幫助。最新的研究表明，一種薄如夏蟬翅膀的絲綢織物，或許能成為消除噪音的“神器”。

　　這項(xiàng)突破性的研究，來(lái)自美國(guó)麻省理工學(xué)院和其他機(jī)構(gòu)的跨學(xué)科合作團(tuán)隊(duì)。他們受到降噪耳機(jī)的啟發(fā)，設(shè)計(jì)了一種特殊的絲綢織物。乍一看，它與普通絲綢并無(wú)二致，薄而輕盈，手感絲滑。但織入其中的卻是一根根擁有“超能力”的壓電纖維。

　　壓電效應(yīng)，源自希臘語(yǔ)“piezein”，意思是“壓縮”或“擠壓”。這一效應(yīng)是指某些特定的材料在受到機(jī)械應(yīng)力時(shí)，表面會(huì)產(chǎn)生電荷，從而形成電壓。這種現(xiàn)象首次被發(fā)現(xiàn)于 1880 年，由居里兄弟（Jacques 和 Pierre Curie）在研究石英晶體時(shí)觀察到。

　　壓電材料可以分為自然存在的晶體（如石英、鹽類晶體、某些生物材料如骨骼和 DNA）和人工合成的材料（如某些陶瓷和聚合物）。這些材料的共同特點(diǎn)是，它們的晶體結(jié)構(gòu)呈非中心對(duì)稱，這使得在外力作用下它們的晶格易發(fā)生偏移，從而在其表面積累電荷。

　　從日常生活中的打火機(jī)和壓電點(diǎn)火爐，到高科技領(lǐng)域的醫(yī)療成像設(shè)備和精密工業(yè)傳感器，壓電技術(shù)在現(xiàn)代科技中有著廣泛的應(yīng)用。

　　比如在醫(yī)療領(lǐng)域，壓電材料被用于制造成像設(shè)備，這些設(shè)備可以非侵入性地觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)代診斷技術(shù)中不可或缺的一部分。在工業(yè)應(yīng)用中，壓電傳感器能夠檢測(cè)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)和健康狀況，幫助進(jìn)行維護(hù)和故障診斷。

　　第一種模式是直接壓電效應(yīng)。當(dāng)壓電材料受到外部力量（如壓力或拉力）時(shí)，其內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)的變形會(huì)導(dǎo)致電荷的重新分布，進(jìn)而在材料兩端產(chǎn)生電壓。這種效應(yīng)常被用于制作傳感器和發(fā)電設(shè)備。例如，用于探測(cè)壓力變化或轉(zhuǎn)化機(jī)械能為電能。

　　第二種模式是逆壓電效應(yīng)。與直接壓電效應(yīng)相反，當(dāng)電壓被施加到壓電材料上時(shí)，材料會(huì)經(jīng)歷物理形變。這種效應(yīng)被廣泛應(yīng)用于精密控制系統(tǒng)（如精確驅(qū)動(dòng)器和聲學(xué)振動(dòng)器）中。逆壓電效應(yīng)使得材料可以在電信號(hào)的控制下產(chǎn)生精確的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。上文提到的這項(xiàng)研究制成的隔音絲綢所利用的壓電纖維就是借助了逆壓電效應(yīng)。當(dāng)環(huán)境中的聲波激發(fā)壓電纖維時(shí)，這些纖維能夠?qū)⒙暡芰哭D(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后再通過(guò)逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生相對(duì)的機(jī)械振動(dòng)，發(fā)出反向聲波以抵消原有噪音，從而實(shí)現(xiàn)高效的噪聲控制。

　　隔音絲綢中的壓電纖維，先要“聽(tīng)見(jiàn)”聲音，才能抑制聲音。這些神奇的纖維，就像是超敏感的“耳朵”，當(dāng)附近有噪音時(shí)，它們會(huì)隨著聲波振動(dòng)，并將振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。研究人員巧妙利用這一特點(diǎn)，讓織物化身為一臺(tái)“隱形”的麥克風(fēng)，實(shí)時(shí)捕捉周遭的聲音。

　　但僅僅聽(tīng)見(jiàn)聲音還不夠，關(guān)鍵是要消除噪音。于是，科學(xué)家們?cè)俅伟l(fā)揮創(chuàng)意，賦予絲綢以“發(fā)聲”的技能。沒(méi)錯(cuò)，這種織物不僅能聽(tīng)，還能“說(shuō)話”！通過(guò)控制壓電纖維的振動(dòng)，讓織物發(fā)出特定頻率的聲波，與不想要的噪音“打?qū)ε_(tái)”，進(jìn)行抵消。就像兩個(gè)人同時(shí)大喊大叫，聲音互相干擾，反而聽(tīng)不清彼此的聲音一樣，噪音也被織物發(fā)出的反向聲波“掐滅”了。

　　主動(dòng)降噪技術(shù)的工作原理想象圖，上方的藍(lán)色波形代表正常音樂(lè)，下方藍(lán)色波形為背景噪聲，紅色部分為耳機(jī)主動(dòng)發(fā)出用來(lái)抵消噪聲的聲波。（圖片來(lái)源：AI合成）

　　除了主動(dòng)發(fā)聲，這種神奇的絲綢還有另一個(gè)“殺手锏”。要知道，聲音的產(chǎn)生和傳播，本質(zhì)上都源于振動(dòng)。如果我們能夠抑制這些振動(dòng)，就能從源頭上防止噪音的產(chǎn)生，而這正是絲綢隔音的第二種模式。

　　通過(guò)調(diào)節(jié)電壓，可以使壓電纖維保持靜止，從而阻斷聲波的傳遞。這種模式堪稱“噤聲利器”，能讓飛機(jī)、汽車等嘈雜的環(huán)境瞬間安靜下來(lái)。

　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)印證了絲綢織物的隔音實(shí)力。在主動(dòng)抵消模式下，它能顯著降低高達(dá) 65 分貝的噪音，相當(dāng)于把吵鬧的餐館變成了圖書(shū)館。而在抑制振動(dòng)模式下，更是能減少 75%的聲音傳播。

　　值得一提的是，這項(xiàng)性的隔音技術(shù)，最初的靈感其實(shí)來(lái)自智能衣物的研發(fā)項(xiàng)目。研究人員最早嘗試把壓電纖維織入服裝，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)生命體征，但他們發(fā)現(xiàn)這種材料還能“聽(tīng)到”噪音，由此靈光一現(xiàn)，一個(gè)全新的降噪方案應(yīng)運(yùn)而生。

　　降噪絲綢的問(wèn)世，讓噪音防控有了新的利器，但科學(xué)家們并未止步于此。他們計(jì)劃進(jìn)一步挖掘這種材料的潛力，研究如何阻隔多頻噪音，并通過(guò)調(diào)整壓電纖維的編織方式、施加電壓等參數(shù)，不斷優(yōu)化織物性能。

　　可以預(yù)見(jiàn)，經(jīng)過(guò)更多技術(shù)迭代，這種隔音絲綢有望成為集輕薄、透氣、高效、可定制于一身的降噪“萬(wàn)金油”，為人們打造安靜舒適的生活和工作環(huán)境。

　　這項(xiàng)研究的意義，不僅在于創(chuàng)造了一種新型隔音材料，更在于它所蘊(yùn)含的無(wú)限想象空間。試想，未來(lái)我們的衣服、窗簾、壁紙，都有可能用上這種“隔音絲綢”，隨時(shí)隨地營(yíng)造一方寧?kù)o天地。在這個(gè)喧囂的世界，一片小小的絲綢，或許就能帶來(lái)意想不到的改變。讓我們拭目以待，期待這項(xiàng)黑科技早日走進(jìn)尋常百姓家，為更多人帶去久違的寧?kù)o。

　　本文為澎湃號(hào)作者或機(jī)構(gòu)在澎湃新聞上傳并發(fā)布，僅代表該作者或機(jī)構(gòu)觀點(diǎn)，不代表澎湃新聞的觀點(diǎn)或立場(chǎng)，澎湃新聞僅提供信息發(fā)布平臺(tái)。申請(qǐng)澎湃號(hào)請(qǐng)用電腦訪問(wèn)。

上一篇:級(jí)音質(zhì) 游戲新境界！拜雅新款專業(yè)級(jí)游戲耳機(jī) MMX 300 PRO震撼上市
下一篇:AI降噪耳機(jī)可在嘈雜人群中單獨(dú)通話看一眼鎖定目標(biāo)