Мотыльки, закутанные в невидимый акустический плащ, уклоняются от сонара летучих мышей

Химия 30 ноября 2020 г., 4:42
Мотыльки, закутанные в невидимый акустический плащ, уклоняются от сонара летучих мышей


Команда из Бристольского университета обнаружила, что звуковые волны летучих мышей, которые ударяются о чешуйки крыльев, обнаруженных у двух видов бабочек, заставляют их изгибаться и скручиваться, рассеивая энергию. "Меньшее количество звуковых волн возвращается обратно к источнику, и таким образом, моль полностью или частично исчезает с экрана локатора летучей мыши", - объясняет Марк Холдерид, биолог-акустик из Университета Бристоля (Великобритания).

Ранее в этом году его команда провела исследование, указывающее на то, что мех на теле мотыльков поглощает в среднем 69% энергии ультразвука. "Мы показали, что мех тела не сильно отличается от наших традиционных звукопоглотителей, которые мы используем в зданиях", - говорит Холдерид.

Чешуйки крыльев моли имеют перфорированное строение, что позволяет скрываться от летучих мышей

Крылья требуют более тонкого материала и другой стратегии. Чешуйки имеют длину менее миллиметра и толщину всего несколько сотен микрометров, и каждая из них резонирует на определенной частоте. В сумме десятки тысяч индивидуально настроенных звукорядов поглощают не менее трех октав звука.

"Группа резонаторов, каждый из которых поглощает звук на своей частоте, организованы таким образом, что они в совокупности действуют как метаматериал, создавая широкополосное поглощение".

Удивительное строение каждой группы! "Они высоко структурированы в нанометровом масштабе, с сильно перфорированными верхним и нижним слоями, которые связаны между собой сетью мельчайших столбов", - объясняет Марк Холдерид.

Акустическая маскировка работает в диапазоне от 20 кГц до 160 кГц. Лучше всего работает на низких частотах в том диапазоне, в котором летучие мыши ищут добычу. Пиковое поглощение произошло на частоте 78 кГц, при этом звукопоглощение составляло 72%.

Чешуйки крыльев пассивной невидимости были обнаружены у двух видов насекомых: китайского тусарного мотылька(Antheraea pernyi) и крупного африканского мотылька(Dactyloceras lucina). Они были выбраны потому, что у них нет ушей, чтобы слышать приближающихся летучих мышей, а орган слуха - это приспособление, которое много раз эволюционировало у насекомых за последние 50 миллионов лет.
Холдерид описывает возникающее свойство невидимости как «совершенно потрясающее», основанное на принципах, которые инженеры только начали изучать.

"Я не видел ничего подобного в искусственных технологиях", - говорит Тревор Кокс, инженер - акустик из Салфордского университета в Манчестере. "Заставить все работать в необходимом частотном диапазоне - сложная задача. Одним из подходов является использование пористой абсорбции, например минеральная вата, но для этого требуется много материала".

"Если вы хотите поглощать низкие частоты и использовать меньше материала, вы должны использовать резонанс", - объясняет Кокс, - "В самолетах и автомобилях пространство и вес имеют большое значение, поэтому ведется поиск более легких звукопоглощающих материалов. Это действительно важно".

Холдерид утверждает, что можно было бы сделать материалы в 10 раз более эффективными по поглощению звуков, чем те, которые мы используем в наших домах и офисах. "Думайте о звукопоглощающих обоях, а не о панелях", - добавляет он.



Станьте первым!



pangenes.ru © 2021
Яндекс.Метрика