Blockdit Logo (Mobile)
Antfield
•
26 พ.ค. เวลา 07:44 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี

ม่านผ้าไหมกันเสียง ให้ได้ทั้งความสวยงามเรียบหรูและความสงบในพื้นที่ส่วนตัว

เมื่อทีมนักวิจัยจาก MIT ประสานพลังกับทีมนักวิจัยจากหลากสถาบันในการพัฒนาผ้าม่านกันเสียงที่ทำจากผ้าไหม ซึ่งจะช่วยลดเสียงรบกวนลงได้กว่า 75% เลยทีเดียว
ทั้งนี้ผ้าม่านกันเสียงนั้นไม่ใช่เรื่องใหม่มีใช้งานอยู่แล้วในวงการที่ต้องการควบคุมเสียงรบกวน อย่างเช่นใช้ในห้องอัดเสียง หรือผ้าม่านเวทีเพื่อใช้ตัดเสียงจากหน้าเวทีทำให้ด้านหลังเวทีสามารถพูดคุยเตรียมงานกันได้
แต่ผ้าม่านกันเสียงเหล่านี้มักจะหนาและหนักเพื่อที่จะสามารถตัดเสียงรบกวนออกไปได้ รวมถึงประเด็นข้อกังขาในประสิทธิภาพการตัดเสียงรบกวน
จะเป็นไปได้มั้ยกับผ้าม่านบาง ๆ ที่จะกั้นเราจากเสียงรบกวนรอบด้านและนำความสงบมาสู่พื้นที่ส่วนตัวของเรา
การวิจัยนี้ตั้งต้นมาจากการพัฒนาผ้าม่านให้สามารถใช้เป็นไมโครโฟนบันทึกเสียงได้ โดนอาศัยวัสดุ piezoelectric ซึ่งจะสร้างสัญญาณไฟฟ้าออกมาเมื่อตัววัสดุได้รับแรงภายนอกกระทำจนวัสดุเปลี่ยนรูป (วัสดุประเภทเดียวกับที่ใช้ในพื้นถนนที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้จากแรงคนเดินและน้ำหนักรถที่กดทับ)
วัสดุ piezoelectric มีใช้อยู่แล้วปัจจุบันกับพวกและยังมีศักยภาพนำไปประยุกต์ใช้งานด้านอื่น ๆ อีกมากมาย
และด้วยการทอเส้นใย piezoelectric ร้อยเข้าไปกับเส้นใยของผืนผ้าม่านชนิดต่าง ๆ เมื่อเวลาคลื่นเสียงที่เคลื่อนที่ผ่านอากาศและทำให้เกิดแรงดันอากาศเปลี่ยนแปลงตามเวลามากระทบกับผืนผ้าม่านก็จะสร้างให้เกิดการสั่นสะเทือนขึ้นในผืนผ้าม่าน
ซึ่งการสั่นสะเทือนเพียงเล็กน้อยนี้ก็จะทำให้เส้นใย piezoelectric เกิดการเปลี่ยนรูปและสร้างคลื่นสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถแปลงเป็นข้อมูลเสียงได้
เส้นใย piezoelectric ที่ถูกทอร้อยเข้าไปในแผ่นฟิมล์ mylar เพื่อทำการทดสอบการแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นข้อมูลเสียง
ทีมวิจัยยังต่อยอดแนวคิดในการวิจัยออกไปอีกว่า ถ้าหากทำกลับกันก็จะสามารถเปลี่ยนให้ผืนผ้ากลายเป็นลำโพงได้หรือไม่
ซึ่งผลจากการทดลองพบว่าสามารถทำได้ โดยเมื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นใย piezoelectric นี้ก็จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและทำให้เกิดเสียงขึ้นได้ โดยมีความดังได้ถึง 60 dB ดังพอ ๆ กับเสียงพูดคุยทั่ว ๆ ไป
ผ้าไหมที่แขวนลอย ๆ ไว้ให้เสียงเบาสุด แต่ถ้าขึงใส่กรอบก็จะให้เสียงดังขึ้น และฟิล์ม mylar ใส่กรอบให้เสียงดังสุด
ซึ่งเจ้าลำโพงผืนผ้าไหมนี้ทำมาจากผ้าไหมทอร้อยกับเส้นใย piezoelectric ที่มีความหนาเพียง 130 ไมครอน หนาพอ ๆ กับเส้นผมเรานี่เอง
และเมื่อผืนผ้าม่านนี้สามารถทำตัวเป็นลำโพงได้เราก็สามารถกันเสียงรบกวนได้ด้วยเทคนิคเดียวกับที่ใช้ในหูฟังที่มี Active Noise Cancellation กับการสร้างคลื่นเสียงความถี่เดียวกันกับเสียงรบกวนในเฟสตรงข้ามมาลบล้างกันก็จะทำให้บริเวณเป้าหมายนั้นเงียบลงได้
หลักการทำงานของ ANC
แต่ก็จะเหมือนกับ ANC ทั่วไปที่สามารถใช้ได้มีประสิทธิภาพกับพื้นที่เป้าหมายขนาดเล็ก แต่จะไม่สามารถทำให้ทั้งห้องเงียบได้ด้วยเทคนิคนี้ (มุมห้องอาจจะเสียงดังขึ้นแต่กลางห้องเสียงก็จะเงียบลง ขึ้นอยู่กับแนวการแทรกสอดและหักล้างของคลื่น)
ทีมวิจัยยังค้นพบต่อไปอีกว่าหากคุมให้เส้นใย piezoelectric ขืนตัวไม่ขยับตามคลื่นเสียงที่มากระทบก็จะทำให้ผืนผ้าไหมกลายเป็นแผ่นสะท้อนเสียงที่กันไม่ให้เสียงผ่านมาได้ กลายเป็นอีกรูปแบบของการกันเสียงที่สามารถกันเสียงในพื้นที่ขนาดใหญ่ได้ด้วย
จากรูป
a) คือผ้าไหมปกติที่แขวนไว้ เมื่อคลื่นเสียงเคลื่อนที่ผ่านก็จะทำให้ผืนผ้าไหมสั่นไหวตามคลื่นเสียงและส่งต่อพลังงานไปยังอากาศอีกด้าน ทำให้เสียงผ่านไปเหมือนไม่มีอะไรกั้น
b) เมื่อให้กระแสไฟฟ้ากับผืนผ้าไหมก็จะทำให้เกิดการสั่นและสร้างเสียงออกมา
c) และเมื่อสร้างเสียงให้มีความถี่เดียวกันในเฟสตรงข้ามก็จะกลายเป็น ANC
d) โหมดกันเสียงแบบ vibration-mediated suppression(VMS) กับการคุมให้ผืนผ้าไหมขืนตัวไม่ขยับตามคลื่นเสียงที่มากระทบ ก็จะทำให้ผืนผ้าไหมกลายเป็นแผ่นสะท้อนเสียงที่กันไม่ให้เสียงผ่านมาได้
สำหรับเทคนิคกับเสียงแบบ ANC นั้น ตัวผืนผ้าไหมสามารถลดเสียงรบกวนในพื้นที่เป้าหมายลงได้กว่า 65 dB เลยทีเดียว
ส่วนโหมดกันเสียงแบบ VMS นั้นสามารถลดเสียงที่ผ่านไปด้านหลังผืนผ้าได้เฉลี่ย กว่า 75% (ส่วนด้านหน้าผืนผ้าเสียงจะดังขึ้นเพราะเสียงถูกสะท้อนกลับไป)
ผลการทดสอบประสิทธิภาพในการลดเสียงรบกวนแบบ ANC และ VMS
ซึ่งทีมวิจัยไม่ได้แค่ทดสอบกับผ้าไหมเท่านั้น เทคนิคนี้ยังสามารถประยุกต์ใช้กับผ้าได้หลายหลายชนิด โดยการทดสอบมีทั้งกับผ้าใบ ผ้ามัสลิน ผ้าไหม ซึ่งผลทดสอบยังพบว่าขนาดของช่องว่างระหว่างเส้นด้ายที่ใช้ทอเป็นผืนผ้านั้นมีผลต่อการตัดเสียงรบกวนในย่านความถี่ที่ต่างกันด้วย
รวมถึงขนาดของช่องว่างระหว่างเส้นด้ายนี้ยังส่งผลต่อความสามารถในการสร้างเสียงที่ต่างกันด้วย โดยผ้าไหมนั้นจะให้เสียงดังสุดเมื่อเทียบกันกับผ้าทั้ง 3 ชนิด
ตาถี่ ตาห่าง นั้นให้ผลในการกันเสียงในย่างความถี่ที่แตกต่างกันด้วย
ทั้งนี้ทีมวิจัยยังมุ่งพัฒนาและศึกษาเพิ่มเติมในอีกหลายมิติก่อนนำไปประยุกต์ใช้งานจริง อาทิเช่น ผลของความถี่ในการทอเส้นใย piezoelectric ในผืนผ้าที่มีต่อการกันเสียง การทอแนวตั้งกับแนวขวางจะให้ผลในการกันเสียงต่างกันหรือไม่ รวมถึงการกันเสียงให้ครอบคลุมทุกย่านความถี่ต้องมีการปรับรูปแบบสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งให้กับเส้นใย piezoelectric อย่างไรบ้าง
สำหรับการวิจัยครั้งนี้เป็นการร่วมมือกันของหลายสถาบันนอกจากทีมนักวิจัยของ MIT อันได้แก่ Rhode Island School of Design ในการให้ข้อมูลเกี่ยวกับวิธีและความแตกต่างในการทอผ้าชนิดต่าง ๆ กับทีม, ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวิสคอนซินและ Case Western Reserve ในการทำแบบจำลองและวัสดุศาสตร์
การวิจัยครั้งนี้ได้รับทุนสนับสนุนจากหลายหน่วยงานอาทิเช่น National Science Foundation (NSF), the Army Research Office (ARO), the Defense Threat Reduction Agency (DTRA)
ซึ่งจะเห็นได้ว่ามาจากหน่วยงานทางทหารหลายแห่งทั้งนี้คงเป็นเพราะสามารถนำไปประยุกต์ในงานสืบราชการได้หลากหลายรูปแบบ ทั้งสอดแนม แอบฟัง รวมถึงป้องกันการจารกรรมข้อมูลจากฝั่งตรงข้าม
แต่นอกจากประโยชน์ทางทหารแล้ว เจ้าผ้าม่านกันเสียงนี้หากมีให้ได้ใช้งานจริงคงจะถูกใจใครหลายคนที่ต้องการความสงบเป็นส่วนตัวและที่สำคัญได้ความสวยงามที่สามารถเข้ากับชุดฟอร์นิเจอร์ที่มีอยู่ ;)

ดูเพิ่มเติมในซีรีส์

โฆษณา