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Una cortina de seda vibrante puede sofocar la contaminación acústica

Inspirada en la tecnología de los auriculares, la seda cosida con una fibra vibrante actúa como una barrera ligera del sonido.

Andriy Onufriyenko/Getty Images

Los sonidos ásperos y no deseados están en casi todas partes. La Organización Mundial de la Salud ha afirmado que la contaminación acústica bombardea a cientos de millones de personas en todo el mundo, contribuyendo al estrés, problemas de sueño e incluso enfermedades cardiovasculares. Y cualquiera que se haya despertado con el ruido de un martillo neumático o el estruendo de un camión de basura sabe que el hogar no siempre es un buen escape. La contaminación acústica pasa a los edificios y entre las habitaciones cuando las ondas sonoras (pulsos mecánicos de presión) golpean superficies como paredes y ventanas y las hacen vibrar. Estas vibraciones crean aún más ondas sonoras en el interior de la estructura. Aunque el aislamiento de espuma y otros materiales supresores pueden contrarrestar parte de esto amortiguando las vibraciones en las paredes, a menudo son voluminosos y antiestéticos.

Una lámina de seda de gusano de seda que bloquee el ruido y que sea mucho más delgada y portátil podría agilizar enormemente la búsqueda del silencio. “El silencio es un bien escaso hoy en día”, afirma Yoel Fink, científico de materiales del Instituto Tecnológico de Massachusetts, que recientemente publicó un estudio que describe el prototipo de seda en Materiales avanzados.

La lámina de seda, mejorada con una fibra especial, amplía una tecnología que también se encuentra en los auriculares con cancelación de ruido. Estos dispositivos crean silencio al muestrear el ruido ambiental y luego emitir ondas sonoras que están desfasadas con las del entorno. Cuando las ondas ambientales y emitidas se superponen, se anulan entre sí. Debido a que esto funciona mejor cuando las ondas se superponen perfectamente, es más fácil lograrlo en un espacio pequeño (como el que se encuentra dentro de los auriculares). Silenciar una habitación entera es un desafío mucho mayor, pero los investigadores querían intentar aplicar principios básicos de cancelación de ruido a una forma de aislamiento más elegante y menos molesta.


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Fink y sus colegas cosieron una única fibra piezoeléctrica (que puede convertir vibraciones en electricidad y viceversa) en una lámina de seda. Las investigaciones anteriores de los científicos habían demostrado que el tejido piezoeléctrico podía traducir sonidos acústicos en electricidad—Convirtiendo efectivamente la sábana de seda en un micrófono. Para lograr que la lámina produjera vibraciones que cancelaran el ruido, solo necesitaban revertir el proceso.

Los investigadores colgaron un círculo de aproximadamente tres pulgadas de ancho de tela de seda piezoeléctrica en el laboratorio y aplicaron un voltaje desde un tomacorriente de pared a la fibra piezoeléctrica. La fibra electrificada comenzó a hacer vibrar todo el círculo de seda, provocando que emitiera sonido. Los investigadores pudieron ajustar el voltaje para reproducir música a través de la seda (eligieron “Air”, de Johann Sebastian Bach). Después de haber demostrado con éxito que podían controlar con precisión las vibraciones de la tela, el siguiente objetivo fue utilizar su altavoz de seda para eliminar sonidos no deseados.

Un diagrama que muestra una lámina de seda configurada de diferentes maneras para interactuar con ondas sonoras.

Una tela de seda que vibra puede emitir sonidos como música (b). También puede suprimir el ruido emitiendo frecuencias desfasadas (C) o induciendo ondas mecánicas perturbadoras en el material (d).

El equipo reprodujo un tono de una sola frecuencia desde un altavoz colocado en un lado de la seda y, en el otro, midió el volumen del tono mediante un micrófono. Cuando reprodujeron la misma frecuencia a través del altavoz de seda (desfasado con respecto a la fuente original), descubrieron que podían suprimir sonidos de hasta 65 decibelios, aproximadamente el volumen de una conversación humana normal. “Eso me llamó la atención porque es un trozo de seda. [with] el grosor de un cabello”, dice Fink.

Esta configuración amortigua la mayor parte del ruido en el lugar donde las ondas interfieren directamente. Para bloquear los sonidos de una conversación humana típica, la seda tendría que estar a unos 40 centímetros de distancia de sus participantes. Los autores sugieren que colgar estas sábanas de seda especializadas en varios lugares de una habitación podría ayudar a lograr mayores niveles de silencio.

El equipo también experimentó con un método diferente de bloqueo de sonido que produjo resultados aún mejores. Al igual que las vibraciones del aire que transmiten sonido, los materiales sólidos vibran como ondas mecánicas. Y dos ondas mecánicas superpuestas y desfasadas pueden interferir entre sí; en un medio físico, esa interferencia crea una superficie inmóvil. Los investigadores sospecharon que podrían aprovechar esta propiedad para suprimir físicamente el ruido en una habitación. En este caso, la seda no emitiría ni una sola nota de cancelación de ruido. En lugar de eso, crearon ondas mecánicas en la propia seda, ondas que se oponían a las de un sonido reproducido en la habitación. Cuando las vibraciones conflictivas se encontraron en la seda, se cancelaron entre sí y la tela quedó inmóvil. El enfoque es «como un espejo para el sonido», dice Fink, en el sentido de que refleja eficazmente las ondas sonoras. Con esta técnica, la lámina evitó el paso del 75 por ciento del sonido.

«Este es un resultado interesante», dice Sara Nabil, científica informática y diseñadora de la Universidad Queen’s en Ontario, que no participó en este estudio. «El siguiente paso es transmitirlo a la gente para que vea cómo podrían utilizarlo en su vida diaria». Nabil dice que podría imaginar que la seda que bloquea el sonido sería especialmente útil en un ambiente hospitalario, que a menudo es ruidoso y donde el descanso es crucial.

El próximo paso de Fink será probar qué tan bien la seda suprime ruidos cotidianos más complejos que tienen muchas frecuencias, lo que él llama «la riqueza de los sonidos que tenemos a nuestro alrededor». Después de eso, confía en que su equipo podrá aumentar la producción de la seda para que pueda estar disponible para el público, probablemente en forma de cortinas colgantes que tendrán peso en la parte inferior para aumentar la tensión. Fing tiene un incentivo personal para hacerlo: crear un lugar de trabajo libre de distracciones para él y sus colegas. «Queremos alejarnos de todo el ruido y tener tranquilidad para centrarnos realmente en la ciencia», afirma.

Hasta entonces, Fink ha estado pensando en la seda cada vez que encuentra sonidos fuertes, incluido un concierto reciente de Taylor Swift. A pesar de lo deslumbrante que fue su actuación, “los niveles de ruido eran increíbles”, dice. El volumen y las telas elaboradas en los trajes de Swift lo hacían volver a la seda que cancelaba el ruido.