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26. November 2020

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Der Sound-Computer und die Hai-Haut

Der Sound-Computer und die Hai-Haut© Pexels.com/GEORGE DESIPRIS

Die University of Southern California (US) entwickelt neue Materialien, welche die Veränderung von Schallwellen ermöglichen. Ihre Inspiration holten sich die Forscher aus den Eigenschaften der Haut von Haien, so ein Bericht von Pressetext Austria.

(PTA/red/cc) Forscher der University of Southern California (USC) haben ein smartes Material entwickelt, dass eine Manipulation der Verbreitung von Schallwellen erlaubt. Der neue Werkstoff basiert auf den speziellen Eigenschaften von Hautpartikeln von Haien und besteht aus Gummi sowie winzigen Eisen-Nanoteilchen. Er wird als eine Art "Sound Computer" beschrieben und reagiert auf Magnetfelder, ist biegsam und kann akustische Signale auf Wunsch blockieren oder durchlassen.

Veränderung auf Knopfdruck
"Herkömmliche akustische Materialien weisen sehr komplexe Geometrien auf und werden oft aus Metall oder Hartplastik gefertigt. Wenn sie einmal produziert worden sind, lassen sie sich nicht mehr verändern", erklärt Qiming Wang, Assistant Professor am Sonny Astani Department of Civil and Environmental Engineering der University of Southern California (US). Zur Erläuterung verweist Wang auf das Beispiel eines U-Bootes, das in seiner Hülle mit speziellen Materialien ausgestattet ist, um Schallwellen zu blockieren.

"Das erlaubt es dem U-Boot, getarnt zu bleiben. Wenn aber ein verbündetes U-Boot in der Nähe ist, können beide nicht miteinander kommunizieren", so Wang. Ein Werkstoff, der seine Eigenschaften quasi auf Knopfdruck ändern kann, um akustische Signale einmal auszusperren und einmal ungehindert passieren zu lassen, sei laut Wang vollkommen neu und habe ein vielseitiges Anwendungspotenzial. "Mit unserem neuen Material können wir mit nur einer Struktur viele verschiedene Eigenschaften erreichen und schaffen letztendlich eine Art 'Sound Computer'", betont der Forscher.

Erste Tests erfolgreich
Dieser Sound Computer besteht im Wesentlichen aus einem Mix aus Gummi und kleinen Eisen-Nanopartikeln. Während der erste Werkstoff die nötige Flexibilität für die Struktur verschafft, sorgen die Eisenteilchen dafür, dass man ihre Eigenschaften auf Wunsch von außen durch magnetische Stimuli manipulieren kann. "Mit einem Magnetfeld können wir das Material verformen, um etwa den Abstand zwischen zwei Bauteilen zu verringern. Ist dieser sehr klein, werden keine Schallwellen durchkommen, ist er groß, können akustische Signale leicht passieren", erklärt Wang.

Bei ersten Tests konnten die Forscher erfolgreich demonstrieren, wie sich mithilfe des smarten Materials verschiedene Eigenschaften von mehreren elektronischen Geräten wie Schaltern, Logic Gates oder Dioden imitieren lassen. "Ein Schalter könnte beispielsweise bei Kopfhörern mit Rauschunterdrückung eingesetzt werden. Und wenn keine Geräusche von außen passieren sollen, dann wird das Magnetfeld so eingestellt, dass keine akustischen Signale durchgehen. Will man jedoch hören, was um einen herum passiert, stellt man es einfach wieder um", so Professort Qiming Wang.

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PressetextAustria/red/cc, Economy Ausgabe Webartikel, 26.05.2020