La nuova frontiera dell’isolamento acustico sono i materiali labirintici

Nuovi pannelli anti-rumore realizzati con materiali labirintici sviluppati dagli studenti dell’ASP

L’insieme di rumori, di suoni, o – come viene tecnicamente definito – l’ambiente acustico ha un impatto sulla vita degli esseri viventi tanto quanto la temperatura e la luce.

Nelle città, il rumore indesiderato spesso penetra negli spazi personali, e, ad esempio, il rumore su treni, autobus e metropolitane ad alto volume può causare notevoli disagi ai viaggiatori.

Il mondo è un posto rumoroso, insomma. Così tanto, infatti, che si ritiene che non sia rimasto alcun posto sulla terra che non sia toccato rumore, naturale o prodotto dall’uomo.

I metamateriali

A quote meno filosofiche, l’inquinamento acustico in generale, ma soprattutto nei paesi industrializzati, sta diventando un grave problema con un crescente numero di persone esposte a livelli superiori a quelli degli indicatori delle varie direttive internazionali.

La capacità di ridurre la trasmissione del suono da un ambiente all’altro è quindi fondamentale, e le attuali tecnologie di insonorizzazione si basano su specifiche proprietà dei materiali o microstrutture, che possono essere anche molto costosi.

Per questo, più che mai è importante lo sviluppo di metamateriali acustici, materiali, cioè, progettati per controllare, dirigere e manipolare le onde sonore, che consentono di non dipendere più da materiali specifici, ma di funzionare grazie alle caratteristiche specifiche della forma della struttura.

I metamateriali labirintici dell’ASP

Una nuova tecnologia di pannelli antirumore basati su metamateriali “labirintici” in grado di assorbire le onde sonore trasmesse nell’ambiente sta attirando l’attenzione di molti scienziati del settore

Questa tecnologia, progettata da sei studenti (Leonardo Bettini, Venus Hasanuzzaman Kamrul, Emanuele Musso, Fabio Nistri, Davide Piciucco e Matteo Zemello) dell’Alta Scuola Politecnica (ASP), il programma internazionale riservato ai migliori studenti del Politecnico di Milano e del Politecnico di Torino, promette un’importante attenuazione del rumore, ottenuta grazie alla struttura interna dei pannelli.

Tali strutture hanno dalle proprietà acustiche innovative, e le loro prestazioni non sono dovute ai componenti con cui sono prodotti, ma alla loro forma geometrica labirintica, riproducibile facilmente tramite stampa 3D.

Come funzionano i metamateriali labirintici

Le strutture labirintiche presenti all’interno fanno riflettere più volte l’onda acustica, che lentamente si riduce fino ad auto cancellarsi, come se il rumore acustico si “perdesse” all’interno del labirinto.

Queste strutture sono in grado di smorzare più tipologie di rumore: dai suoni a media frequenza, tipici del parlato e di alcuni strumenti musicali, fino a quelli a bassa frequenza, causati dai motori, e i settori di applicazione sono vari, dall’edilizia all’automotive, fino agli impieghi domestici.

Il lavoro ha dimostrato che i metamateriali labirintici hanno un elevato potenziale, in quanto la loro struttura leggera, poco ingombrante e fabbricata al 100% tramite la stampa 3D, rende possibile la costruzione di prodotti acustici con plastiche di scarto, senza compromettere le performance del pannello, ma riuscendo ad abbattere i costi finali.

I settori d’impiego

Un possibile settore d’impiego potrebbe essere quello dell’aeronautica, poiché l’applicazione del pannello nella fusoliera di un aereo consentirebbe sia di isolare i passeggeri all’interno dal rumore esterno, sia di ridurre l’inquinamento acustico ambientale provocato dal velivolo.

Il progetto è stato testato e validato al Dipartimento Energia-DENERG “Galileo Ferraris” del Politecnico di Torino, con il supporto dei professori Federico Bosia, Louena Shtrepi e Antonio Gliozzi.

Inoltre è stato coinvolto come partner industriale Phononic Vibes, impresa nata nel 2018 come spin-off del Politecnico di Milano. Il progetto proseguirà nell’ambito del percorso di ricerca europeo FET – Boheme, coordinato dall’Università di Trento e in cui sono coinvolti tra gli altri, il Politecnico di Torino, l’Imperial College di Londra e il Politecnico Federale di Zurigo (ETH).