ؤ
أظهر الفريق البحثي من جامعة خليفة والشركة الفرنسية «داسو للطيران»، إمكانية تصميم الهياكل الشبكية المعقدة والمصنوعة بتكنولوجيا الطباعة الثلاثية، وتُعرَف باسم الأسطح الصغرى الدورية في ثلاثة اتجاهات، بدقة تمكّنها من امتصاص الصوت بكفاءة أكثر من كثير من المواد التقليدية. وتتميّز هذه الهياكل الشبكية بمساميتها العالية وتصميمها من خلايا بنائية متكررة ثلاثية الأبعاد بأشكال هندسية مصمّمة بحسابات رياضية.
ونُشرت دراسة الفريق في المجلة العلمية «جورنال أوف بيلدينغ إنجينيرينغ»، المعنيّة بهندسة البناء، حيث أظهرت أن لهذه المواد دوراً رئيسياً في تصميم بيئات أكثر هدوءاً واستدامة، مثل المكاتب والمنازل وكبائن الطائرات.

الصوتيات

ودمج كمال سيريفوري والدكتور فينيش سيكار والبروفيسور ويسلي كانتويل والبروفيسور كين لياو والبروفيسور راشد أبو الرُّب، من مجموعة التصنيع بتكنولوجيا الطباعة الثلاثية بجامعة خليفة، مع باحثين من داسو للطيران، النمذجة العددية المتقدمة والتحقق التجريبي، معتمدين على الصوتيات التي تضع في الحسبان التوصيل الحراري واللزوجة، وتتمثل الآليتين الأساسيتين لفقدان الطاقة الصوتية، وهما الاحتكاك اللزج بين الهواء والأسطح الصلبة، والتوصيل الحراري بسبب ضغط الهواء وتمدده. وتعتمد المواد التقليدية المُستخدَمة في التحكم في الضوضاء، على الوسائد الإسفنجية الضخمة أو الألواح الليفية، في حين تستخدم الهياكل الشبكية للأسطح الصغرى الدورية في ثلاث اتجاهات الهندسة لمعالجة الصوت، ويمكن تصنيع هذه الهياكل المتشابكة بشكل معقد، بدقة ملحوظة، ما يسمح للمصممين بتخصيص الخصائص الصوتية للمادة على المستوى المجهري.

زيادة التفاعلات

وكشف الفريق عن عدد من مبادئ التصميم الرئيسية، حيث تؤدي الأحجام الأصغر للمسام إلى امتصاص أعلى للصوت عن طريق زيادة التفاعلات السطحية مع جزيئات الهواء، ويؤدي تقليل المسامية مع الحفاظ على ترابط المسام إلى تعزيز الأداء وزيادة سمك المادة. ومع ذلك، يضطلع شكل المسام وترتيبها، وليس حجمها فقط، بأهمية أيضاً، لأن الهياكل التي تتناوب فيها الأعناق الضيقة مع التجاويف الأوسع، مثل الشبكي الهجين المطوّر حديثاً للفريق ويسمّى «بي + إن»، تتفوق في احتجاز الطاقة الصوتية وتبديدها عبر نطاق ترددي واسع. وأظهرت الهياكل الشبكية الهجينة «بي + إن»، أفضل النتائج بشكل عام أثناء الاختبار مع امتصاص قوي في النطاق الحرج للسمع البشري، الذي تتركز فيه أصوات الكلام والضوضاء.