Metamateriais acústicos – verdade ou ficção?

O que são e para que servem os metamateriais

Quando falamos sobre metafísica, muitos pensam que é um assunto bastante complexo e teórico. Entretanto, com metamateriais, o assunto é bem palpável e real. Tanto que nos últimos 5 anos a comunidade discutindo e pesquisando esse assunto têm crescido consideravelmente. Por metamateriais entendemos qualquer arranjo físico de um material no qual podemos ter controle sobre as propriedades físicas desejadas. Isso significa, que aplicações de engenharia avançada podem escolher as propriedades requeridas e com isso fabricar metamateriais para atender a esses requisitos. Ou seja, na óptica, precisamos de certa refletividade, certa distância focal, ou ainda outro parâmetro mais avançado.

Agora na acústica, podemos controlar desde parâmetros macroscópicos quando microscópicos. Por exemplo, imagine poder controlar a densidade, resistividade ao fluxo, porosidade, comprimentos característicos térmico e viscoso, ou ainda a tortuosidade e a quantidade de poros abertos e fechados? Além disso, essa tecnologia permite criar materiais porosos compósitos em camadas ou compósitos com propriedades superiores. Uma maneira popular de medir as propriedades macroscópicas do material acústico é usando um tubo de impedância, conforme a figura abaixo.

Tubo de Impedância - Laboratório de Le Mans, FR

Tubo de Impedância – Laboratório de Le Mans, FR

Conversamos com um pesquisador brasileiro em Leuven, Bélgica, sobre o tema durante o SAPEM, simpósio realizado em Le Mans em dezembro de 2017. Noé Geraldo Filho nos conta sua visão sobre o tema.

O quão bom pode ser um metamaterial acústico?

Veja agora o que é possível de realizar com um metamaterial acústico de forma a manter ou reduzir o peso de uma estrutura e ainda assim garantir a absorção sonora de forma que a transmissibilidade sonora seja altamente reduzida. Lembramos que isso é de grande interesse da indústria da construção civil. Isso porque precisamos continuar construindo a um baixo custo, de forma a reciclar materiais e utilizar o mínimo de material evitando disperdícios. Confira no video abaixo.

Problemas e perspectivas

Algumas outras curiosidades em relação à caracterização tanto mecânica quanto acústica dos materiais acústicos porosos e poroelásticos é que os métodos utilizados para determinação dos parâmetros acima citados são diversos. Isso causa divergência entre resultados obtidos com as mesmas amostras em diferentes laboratórios e centros de pesquisa. Um material de difícil caracterizar é a melamina. Esse material atualmente é a base das espumas utilizadas em estúdios, boates e restaurantes no Brasil e no mundo, visto a sua alta absorção sonora e incombustibilidade. Ou seja, é requisito de segurança que hoje não se abre mão em locais de grande circulação de pessoas. Os pesquisadores que estiveram na Denorms Traning School 3, apresentaram um estudo incluindo diversas análises estatísticas e que conta com mais de 15 autores e 9 instituições de pesquisa. A conclusão é que um método padronizado é mais do que necessário para a caracterização mecânica de materiais porosos, incluindo parâmetros como o módulo de Young e o coeficiente de poisson. Esses valores são críticos para o projeto de componentes mecânicos para a indústria automotiva, aeroespacial e médica.

Veja os comentários de Pablo Serrano sobre o tema nesse video abaixo, onde ele discute essa questão, incluindo a problemática dos atuais métodos de obtenção do coeficiente de absorção sonora em ambiente difuso usando câmaras reverberantes.

Se você gostou deste tema, por favor baixe o nosso guia de softwares em acústica clicando aqui e fique por dentro dos webinars que organizamos regularmente. Eles permitem o constante contato de nossa comunidade apaixonada por acústica e a troca de experiências entre os profissionais do ramo. Fica abaixo o convite para o webinar sobre acústica em igrejas com o Arq. Cristhian Nascimento, profissional de acústica e iluminação e palestrante do TEDx.