Luftiges Plasma als Lärmkiller
Effektive aktive Schalldämmung aus der Schweiz nutzt Prinzip aus der Raumfahrt
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Ionisierte Luft löscht Lärm aus (Bild: Stanislav Sergeev & Mathias Delahaye/EPFL) |
Lausanne (pte023/06.07.2023/12:30)
Anders als Lautsprecher, die mit Gegenschall Lärm unterdrücken, kommt ein neuer Geräuschedämpfer aus der Schweiz ganz ohne bewegliche Teile aus: Das Gerät, entwickelt von einem Team der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EFPL), löscht Schallwellen aus, indem es mit Hilfe eines Plasmas den jeweils passenden Gegendruck in der Luft auslöst, so wie es auch Lautsprecher tun, die Schall aktiv unterdrücken. Einziger, entscheidender Unterschied: Plasma lässt sich in Echtzeit steuern, doch die relativ schweren Lautsprechermembranen reagieren stets mit Verzögerung, sind also weniger effektiv. Die Forschungsergebnisse erschienen kürzlich in "nature communications".
Prinzip aus der Raumfahrt
Ein Plasma ist ein gasähnliches Material, das aus elektrisch positiv und negativ geladenen Molekül- oder Atomteilchen besteht. In Ionentriebwerken, wie sie in der Raumfahrt eingesetzt werden, lassen sie sich durch ein elektrisches Feld beschleunigen. Das Raumschiff, in dem es arbeitet, wird dadurch in die entgegengesetzte Richtung beschleunigt.
Die EFPL-Wissenschaftler machen es ähnlich. Sie erfassen die Geräusche, die gedämpft oder ausgelöscht werden sollen, und beschleunigen Ionen, die eine Luftwelle erzeugen, die die vom Schall ausgelöste auslöscht. Durch Variieren der Spannung lässt sich die Luftmenge, die bewegt wird, fein regulieren. Laute Geräusche benötigen mehr "Gegenluft" als leise, brauchen also eine höhere Spannung.
Reaktion ohne Zeitverzug
"Wir ionisieren zunächst die dünne Luftschicht zwischen zwei Elektroden, die wir als plasmakustische Metaschicht bezeichnen", erklärt Stanislav Sergeev, Postdoktorand in der EFPL-Akustikgruppe. "Diese Luftpartikel, die jetzt elektrisch geladen sind, reagieren sofort auf externe elektrische Feldbefehle und interagieren effektiv mit Schallschwingungen in der Luft um das Gerät herum, um sie auszulöschen."
Das Gerät könnte Lärm in Wohnungen nahe Flughäfen, Autobahnen und vielbefahrenen städtischen Straßen erträglicher machen. Es könnte auch in Autos, Flugzeugen und anderen Verkehrsmitteln eingesetzt werden. Es löscht selbst niederfrequente Töne aus, und zwar so effektiv wie eine vier Meter dicke Mauer. Die EPFL hat die plasmabasierte Technologie an das Schweizer Unternehmen Sonexos in Lausanne lizenziert, das sie kommerzialisieren will.
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