Ученые Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета (ННГАСУ) совместно с коллегами из Института проблем машиностроения РАН разработали инновационные звукоизоляционные строительные метаматериалы. Они решают проблему строительной акустики — эффективной изоляции шума без существенного утяжеления конструкций.
Традиционно уровень шума в зданиях и на производстве зависит от акустического «закона массы»: чем тяжелее и толще стена, тем лучше она задерживает звук. Нижегородские ученые смогли обойти это ограничение, применив концепцию метаматериалов с периодической структурой.
Научный коллектив разработал два типа новых конструкций. Первый — двухслойное легкое ограждение из гипсоволокнистых листов, один из которых имеет фрагментацию. Второй — многослойная легкая сэндвич-панель с монолитными гипсовыми облицовками, нанесенными методом торкретирования (под давлением сжатого воздуха), они также фрагментированы. Оба типа предназначены для использования в качестве звукоизолирующих перегородок между помещениями в зданиях.
Команда вела расчеты на основе теории самосогласования волновых полей — она позволяет вычислить звукоизоляцию ограждений конечных геометрических размеров. Эксперименты в реверберационных акустических камерах подтвердили: если изменить параметры изгибных волн, то резонансное прохождение звука снижается, а звукоизоляция повышается. В итоге ученые получили превышение собственной звукоизоляции образцов над известным «законом массы».
«Для двухслойного ограждения повышение звукоизоляции достигнуто без увеличения поверхностной плотности и толщины. Для многослойной сэндвич-панели — при незначительном увеличении: поверхностная плотность выросла не более чем на 2%, толщина — не более чем на 8%», — отметил один из авторов исследования, заведующий кафедрой архитектуры ННГАСУ Дмитрий Монич.
Исследование вносит существенный вклад в достижение технологического суверенитета России в сфере передовых строительных технологий и материаловедения. Данная разработка будет применяться в строительстве жилых домов и некоторых объектов промышленности.
Работа стала частью стратегического проекта вуза «Малоэтажная Россия», входящего в Программу развития ННГАСУ.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
