Papel tapiz absorbente de sonido inspirado en las alas de polilla a la vista después del avance

Expertos de la Universidad de Bristol han descubierto que las escamas de las alas de las polillas actúan como excelentes absorbentes de sonido incluso cuando se colocan sobre una superficie artificial.

Los investigadores, que recientemente descubrieron que las alas de las polillas ofrecen protección acústica contra las llamadas de ecolocalización de los murciélagos, han estado estudiando si su estructura podría informar paneles de absorción de sonido de mejor rendimiento cuando no se mueven en el espacio libre.

Los murciélagos y las polillas han estado involucrados en una carrera armamentista acústica entre depredadores y presas desde que los murciélagos desarrollaron la ecolocalización hace unos 65 millones de años. Las polillas están bajo una gran presión de depredación por parte de los murciélagos y han desarrollado una gran cantidad de defensas en su lucha por sobrevivir, pero son las escamas en el ala de una polilla las que tienen la clave para transformar la tecnología de cancelación de ruido.

El profesor Marc Holderied, de la Facultad de Ciencias Biológicas de Bristol, dijo: «Lo primero que necesitábamos saber era qué tan bien funcionarían estas escamas de polilla si estuvieran frente a una superficie acústicamente altamente reflectante, como una pared».

«También necesitábamos descubrir cómo podrían cambiar los mecanismos de absorción cuando las escamas interactuaban con esta superficie».

El profesor Holderied y su equipo probaron esto colocando pequeñas secciones de alas de polilla en un disco de aluminio, luego probaron sistemáticamente cómo la orientación del ala con respecto al sonido entrante y la eliminación de las capas de escamas afectaban la absorción.

Sorprendentemente, descubrieron que las alas de las polillas demostraron ser excelentes absorbentes de sonido, incluso cuando estaban encima de un sustrato acústico sólido, con las alas absorbiendo hasta el 87% de la energía del sonido entrante. El efecto es también de banda ancha y omnidireccional, cubriendo una amplia gama de frecuencias y ángulos de incidencia del sonido.

«Lo que es aún más impresionante es que las alas están haciendo esto mientras son increíblemente delgadas, con una capa de escala de solo 1/50 del grosor de la longitud de onda del sonido que están absorbiendo», explicó el autor principal, el Dr. Thomas Neil. «Este extraordinario rendimiento califica al ala de polilla como una metasuperficie de absorción acústica natural, un material que tiene propiedades y capacidades únicas, que no son posibles de crear con materiales convencionales».

El potencial para crear paneles absorbentes de sonido ultrafinos tiene enormes implicaciones en la acústica de los edificios. A medida que las ciudades se vuelven más ruidosas, crece la necesidad de soluciones eficientes de mitigación de sonido no intrusivo. Del mismo modo, estos paneles absorbentes de sonido livianos podrían tener un gran impacto en la industria de viajes, ya que cualquier ahorro de peso en aviones, automóviles y trenes aumentaría la eficiencia en estos modos de transporte y reduciría el uso de combustible y el CO₂ emisiones

Su estudio se publica en Actas de la Royal Society A: Ciencias Matemáticas y Físicas. Ahora, los científicos planean replicar el rendimiento de absorción de sonido mediante el diseño y la construcción de prototipos basados ​​en los mecanismos de absorción de sonido de la polilla. La absorción que han caracterizado en las escamas de las alas de las polillas está en el rango de frecuencia del ultrasonido, por encima de lo que los humanos pueden escuchar. Su próximo desafío es diseñar una estructura que funcione a frecuencias más bajas y que conserve la misma arquitectura ultrafina empleada por la polilla.

El Prof. Holderied concluyó: «Las polillas inspirarán la próxima generación de materiales absorbentes de sonido. Una nueva investigación ha demostrado que algún día será posible adornar las paredes de su casa con papel tapiz absorbente de sonido ultrafino, utilizando un diseño que copia los mecanismos eso le da a las polillas un camuflaje acústico sigiloso».