Marc Holderiedและเพื่อนร่วมงานจาก University of Bristol ของสหราชอาณาจักรกล่าวว่าวัสดุ metamaterials อะคูสติกตามธรรมชาติที่ปีกของแมลงเม่าบางชนิดสามารถช่วยให้แมลงหลีกเลี่ยงการถูกค้างคาวกิน ได้ ด้วยการจำลองและการทดลองร่วมกัน ทีมงานพบว่าการสั่นสะเทือนคู่ของเกล็ดปีกช่วยให้แมลงเม่าดูดซับอัลตราซาวนด์ในช่วงความถี่กว้างๆ
การค้นพบนี้อาจนำไปสู่การพัฒนาวัสดุป้องกันเสียง
ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพและมีศักยภาพที่จะทำงานได้ดีกว่าการออกแบบในปัจจุบัน ในฐานะที่เป็นแหล่งสำคัญของเหยื่อสำหรับค้างคาวที่มีเสียงสะท้อน ผีเสื้อกลางคืนอยู่ภายใต้แรงกดดันจากวิวัฒนาการที่จะหลบเลี่ยงการจับกุม แม้ว่าผีเสื้อกลางคืนหลายๆ สายพันธุ์จะได้ยินอัลตราซาวนด์ที่ค้างคาวใช้เป็นอย่างดี แต่ก็มีสัตว์อื่นๆ อีกหลายสายพันธุ์ที่ขาดความสามารถนี้ แมลงเหล่านี้ใช้การพรางเสียงเพื่อหลีกเลี่ยงการตรวจจับแทน สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับคลื่นเสียงที่กระจัดกระจายหรือดูดซับโดยโครงสร้างขนาดความยาวคลื่นย่อยบนปีกของตัวมอด
นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาโครงสร้าง metamaterial ที่คล้ายคลึงกันบนปีกผีเสื้อ ซึ่งสามารถมีคุณสมบัติทางแสงพิเศษที่สร้างสีรุ้งที่สดใส อย่างไรก็ตาม ตาชั่งเหล่านี้ไม่เหมาะกับการซับเสียง ทำให้ทีมของ Holderied ถามว่าปีกของแมลงเม่าต่างกันอย่างไร? ในการศึกษาของพวกเขา นักวิจัยได้ตรวจสอบกลไกลดเสียงในผีเสื้อกลางคืน 2 สายพันธุ์ ได้แก่ Antheraea pernyiและDactyloceras lucina
กล้องจุลทรรศน์และเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ครั้งแรกพวกเขาใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดและการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์แบบไมโครร่วมกันเพื่อศึกษารูปร่างและการจัดเรียงของเกล็ดปีกของทั้งสองชนิด ภาพเผยให้เห็นการเรียงตัวของเกล็ดรูปไม้พายซ้อนทับกัน โดยมีก้านติดอยู่กับเยื่อบางๆ ที่แข็งและเบา ชั้นเหล่านี้โดยทั่วไปมีความหนาน้อยกว่า 0.3 มม. ซึ่งสั้นกว่าความยาวคลื่นอัลตราซาวนด์ที่ใช้โดยค้างคาวมาก
ในการทดลองต่อมา Holderied และเพื่อนร่วมงาน
ได้แสดงให้เห็นว่าชั้นเหล่านี้สามารถซับคลื่นเสียงได้อย่างมีนัยสำคัญภายในช่วงความถี่อัลตราซาวนด์ที่กว้าง เสียงที่ความถี่ต่ำถึง 20 kHz จะถูกดูดซับ และชั้นแสดงการดูดกลืนสูงสุด 72% ที่ 78 kHz แมลงเม่าใช้ขนอำพรางเสียงเพื่อหลบเลี่ยงค้างคาว
นักวิจัยได้ใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อศึกษากลไกที่รับผิดชอบคุณสมบัติการดูดซึมขั้นสูงเหล่านี้ ตาชั่งแตกต่างกันอย่างมากในแง่ของขนาดและรูปร่าง ขึ้นอยู่กับตำแหน่งบนปีก ทีมงานพบว่าสิ่งนี้นำไปสู่การแปรผันของความถี่เรโซแนนซ์ตามธรรมชาติของเครื่องชั่ง นอกจากนี้ แบบจำลองของพวกเขายังเผยให้เห็นการมีเพศสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างการสั่นสะเทือนของเครื่องชั่งที่อยู่ใกล้เคียงบนเมมเบรนที่ใช้ร่วมกัน ซึ่งหมายความว่าโดยรวมแล้ว สเกลทำหน้าที่รับคลื่นเสียงในช่วงความถี่กว้างๆ ซึ่งไม่เหมือนกับพฤติกรรมทางเสียงของปีกผีเสื้อโดยสิ้นเชิง ซึ่งเกล็ดที่สม่ำเสมอสามารถสะท้อนได้เฉพาะในกลุ่มที่มีขนาดเล็กและเป็นภาษาท้องถิ่นเท่านั้น
ปีกของผีเสื้อกลางคืนทั้งสองชนิดนี้เป็นตัวอย่างแรกของวัสดุอะคูสติกที่ได้รับการยืนยันโดยธรรมชาติ การออกแบบของพวกเขาสามารถเลียนแบบเพื่อสร้างแผงกันเสียงที่มีน้ำหนักเบาและบางเฉียบ โดยมีศักยภาพที่จะทำงานได้ดีกว่าตัวดูดซับที่มีรูพรุนหนาซึ่งปัจจุบันใช้สำหรับฉนวนกันเสียง
ผนังสแตนเลสบางมากdewars ที่พัฒนาขึ้นสำหรับ ภารกิจ BOBCATประกอบด้วยถ้วยด้านในซึ่งมีสารหล่อเย็นของเหลวล้อมรอบด้วยเปลือกนอก ช่องว่างระหว่างสองชั้นอยู่ภายใต้สุญญากาศ ป้องกันไม่ให้อากาศพาความร้อนจากภายนอกเข้าสู่ภายในที่เย็น การออกแบบ “ถัง” เป็นแบบธรรมดา
แต่ผนังของถ้วยและเปลือกไม่ได้ทำมาจากสแตนเลส
ซึ่งมีความหนา 0.5 มม. “ไม่หนากว่ากระป๋องโซดามากนัก” Kogut กล่าวDewar ใหม่สามารถเปิดตัวได้ที่อุณหภูมิห้องและมีวาล์วในตัวที่ช่วยให้ช่องว่างสูญญากาศระหว่างถ้วยด้านในและผนังด้านนอกระบายอากาศอย่างต่อเนื่องในระหว่างการขึ้น ซึ่งช่วยให้อากาศไหลออกได้ จึงขจัดการไล่ระดับความดันข้ามผนัง
เมื่อบอลลูนขึ้นไปถึงระดับความสูงประมาณ 40 กม. วาล์วจะปิดเพื่อผนึกสุญญากาศของ dewar Kogut อธิบาย กล้องโทรทรรศน์ถูกทำให้เย็นลงโดยการสูบไนโตรเจนเหลวหรือฮีเลียมเหลวเข้าไปใน dewar ที่เบามากจากถังเก็บแยกต่างหาก ซึ่งตัวมันเองเป็นโครงสร้างมาตรฐาน มีขนาดเล็กและไม่ได้มีน้ำหนักมากนัก
ประสบความสำเร็จในการทดสอบครั้งแรกทีมทดสอบการออกแบบใหม่บนเที่ยวบินน้ำหนักบรรทุก 827 กก. ที่เปิดตัวในเดือนสิงหาคม 2019 เป้าหมายของการทดสอบครั้งแรกนี้คือสองเท่า ประการแรก มีขึ้นเพื่อพิสูจน์ว่าของเหลวที่เกิดจากการแช่แข็ง (ไนโตรเจนเหลว 14 ลิตรและฮีเลียมเหลว 268 ลิตรในการทดสอบ) สามารถถ่ายโอนได้ที่ระดับความสูงแบบลอยตัว ประการที่สอง ได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดปริมาณความร้อนทั้งหมดที่รั่วไปยังเครื่องรับ Dewar นักวิจัยคำนวณว่ามีค่าประมาณ 2.7 วัตต์ ซึ่งมากกว่า 1 ถึง 2 วัตต์ที่วัดสำหรับ dewar เดียวกันในสภาพห้องปฏิบัติการในอุดมคติ ค่านี้จะถูกเปรียบเทียบในเที่ยวบินที่ตามมาโดยใช้ dewar ที่เบากว่าซึ่งมีขนาดเท่ากัน
เช่นเดียวกับที่ฉนวนทอพอโลยีให้การปกป้องอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปตามขอบและพื้นผิวของพวกมัน โฟตอนก็สามารถป้องกันทอพอโลยีได้เช่นกัน สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อโหมดการกระเจิงของโฟตอนสัมพันธ์กับสถานะการหมุนเพียงครั้งเดียว ขณะนี้ นักวิจัยในอินเดียและเนเธอร์แลนด์พบว่าโหมดการกระเจิงแบบอสมมาตรแบบหมุนเลือกหรือหมุนแบบอสมมาตรสามารถสังเกตได้โดยใช้โมดูเลเตอร์แสงเชิงพื้นที่แบบผลึกนีมาติก-ของเหลว-คริสตัลแบบบิดเกลียว งานของพวกเขาบ่งชี้ว่าผลึกเหลวสามารถโฮสต์สถานะทอพอโลยีโดยควบคุมปฏิสัมพันธ์ระหว่างความผิดปกติของวัสดุและปฏิสัมพันธ์ของแสงในวงโคจรของสปิน
Credit : affairedsk.com africaieri.org aianattackthesystem.com airase.org alliancepetroleum.net
