Gehen Sie voran und bestellen Sie dieses Schlagzeug, da eine geräuschunterdrückende Tapete möglicherweise nicht allzu weit entfernt ist.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sie, wenn sie winzige Teile von Mottenflügeln auf eine harte Oberfläche montieren, bis zu 87 Prozent der einfallenden Schallwellen absorbieren können.
Das Forschungsteam der University of Bristol entdeckte zunächst, dass die einzigartigen Schuppen auf Mottenflügeln Echoortungsrufe von Fledermäusen absorbieren.
Die Geräusche, die sie absorbieren, liegen alle in einer Frequenz, die zu hoch ist, um von Menschen gehört zu werden, so dass weitere Arbeit erforderlich ist, um den Absorptionsbereich zu verringern, damit er praktisch genutzt werden kann.
Aber in Zukunft könnten wir diese geräuschunterdrückende Flügeltextur an der Außenseite von Gebäuden nachahmen, um Verkehrslärm zu absorbieren oder das Gewicht von Flugzeugen zu reduzieren.
Professor Marc Holderied von der School of Biological Sciences sagte: „Motten werden die nächste Generation schallabsorbierender Materialien inspirieren.
“Neue Forschungen haben gezeigt, dass es eines Tages möglich sein wird, die Wände Ihres Hauses mit ultradünnen schallabsorbierenden Tapeten zu schmücken, wobei ein Design verwendet wird, das die Mechanismen kopiert, die Motten eine akustische Tarnung verleihen.”
Eine Nahaufnahme des Flügels einer Motte, die eine Schuppe auf der Oberfläche zeigt. Diese absorbieren Echoortungsrufe, die von Fledermäusen verwendet werden, um Beute zu finden, und verstecken sie effektiv vor ihrem Raubtier
Eine Nahaufnahme einer Schuppe, die auf dem Flügel einer Motte gefunden wurde und deren einzigartige gerippte Struktur zeigt
Motten stehen unter enormem Raubdruck durch Fledermäuse und haben in ihrem Streben nach Überleben eine Fülle von Abwehrmechanismen entwickelt, einschließlich ihrer einzigartigen Struktur, die Echoortungsrufe absorbiert
Echoortung und Motten
Fledermäuse jagen nachts mit Echoortung, bei der sie Schallwellen und Echos verwenden, um den Ort ihrer Beute zu bestimmen
Motten stehen unter enormem Raubdruck von Fledermäusen und haben in ihrem Streben nach Überleben eine Fülle von Abwehrmechanismen entwickelt
Wissenschaftler der University of Bristol entdeckten 2020, dass die Schuppen auf den Mottenflügeln als Schalldämpfer fungieren und sie für ihr nachtaktives Raubtier fast unsichtbar machen
Es ist auch bekannt, dass männliche Schwärmer ihre Genitalien gegen ihren Bauch reiben, um ein schrilles Ultraschallquietschen von sich zu geben, das einige Fledermäuse abschreckt
Ein Elefantenschwärmer
Fledermäuse entwickelten vor etwa 65 Millionen Jahren die Fähigkeit, mithilfe der Echoortung im Dunkeln zu „sehen“.
Bei der Echoortung gibt ein Tier einen Ton ab, der von Objekten in der Nähe reflektiert wird, sodass es bei schwachem Licht ein Bild seiner Umgebung erstellen und Nahrung finden kann.
Motten stehen unter enormem Raubdruck von Fledermäusen und haben in ihrem Streben nach Überleben eine Fülle von Abwehrmechanismen entwickelt.
Die britischen Wissenschaftler entdeckten 2020, dass die Schuppen am Mottenflügel als Schalldämpfer wirken und sie für ihr nachtaktives Raubtier nahezu unsichtbar machen.
Sie untersuchten weiter, ob die Struktur des Flügels für schallabsorbierende Paneele verwendet werden könnte wenn Sie sich nicht im freien Raum bewegen.
Professor Holderied sagte: „Was wir zuerst wissen mussten, war, wie gut diese Mottenschuppen funktionieren würden, wenn sie vor einer akustisch stark reflektierenden Oberfläche wie einer Wand wären.
“Wir mussten auch herausfinden, wie sich die Absorptionsmechanismen ändern könnten, wenn die Schuppen mit dieser Oberfläche interagieren.”
Die Wissenschaftler klebten kleine Abschnitte der Mottenflügel auf eine Aluminiumscheibe und testeten dann systematisch ihre Aufnahmefähigkeit.
Flügelabschnitte wurden mit und ohne angebrachte Schuppen getestet, sowohl an der oberen als auch an der unteren Flügeloberfläche.
Sie untersuchten, wie die Schallabsorption durch die Flügelausrichtung in Bezug auf den einfallenden Schall und durch die Anzahl der verwendeten Flügelschuppenschichten beeinflusst wurde.
Wie heute in der Zeitschrift Proceedings of the Royal Society A bekannt wurde, absorbierten die Flügel bis zu 87 Prozent der einfallenden Schallenergie, selbst wenn sie auf einem schallabsorbierenden Substrat montiert waren.
Der Rauschunterdrückungseffekt ist ebenfalls breitbandig und omnidirektional und deckt einen großen Bereich von Frequenzen und Schalleinfallswinkeln ab.
Der Hauptautor Dr. Thomas Neil sagte: „Was noch beeindruckender ist, ist, dass die Flügel dies tun, während sie unglaublich dünn sind, wobei die Schuppenschicht nur 1/50 der Dicke der Wellenlänge des Schalls beträgt, den sie absorbieren.
“Diese außergewöhnliche Leistung qualifiziert den Mottenflügel als eine natürlich vorkommende akustisch absorbierende Metaoberfläche, ein Material mit einzigartigen Eigenschaften und Fähigkeiten, die mit herkömmlichen Materialien nicht hergestellt werden können.”
a: Lage von Flügelproben, die von der Mottenart Antheraea pernyi für Tests entnommen wurden. b: Versuchsaufbau zur Charakterisierung der Winkelverteilung der Schallreflexion von Flügelproben und Metallscheibe. c: Flügelabschnitte wurden mit (intakt) und ohne (glatzköpfig) angebrachten Schuppen sowohl an der oberen (dorsalen) als auch an der unteren (ventralen) Flügeloberfläche getestet
Diagramm, das den Reflexionskoeffizienten verschiedener Oberflächen zeigt, wenn sie Schall mit unterschiedlichen Frequenzen ausgesetzt sind. Je höher der Reflexionsfaktor, desto weniger Schall absorbiert die Oberfläche. Links: Oberseite der Flügelschuppe (dorsal) Rechts: Unterseite der Flügelschuppe (ventral)
Die Forschung öffnet Türen für die Nutzung der Flügelstruktur zur Herstellung ultradünner schallabsorbierender Paneele, die an der Außenseite von Gebäuden montiert werden könnten.
Lärmbelästigung ist die zweitgrößte Umweltursache für Gesundheitsprobleme, direkt nach den Auswirkungen der Luftqualität.
Es wird mit Hörverlust, Bluthochdruck, Herzkrankheiten, Schlafstörungen und Stress in Verbindung gebracht.
Da die Städte mit dem globalen Bevölkerungswachstum immer lauter werden, besteht ein wachsender Bedarf an effizienten und nicht störenden Schallschutzlösungen.
Darüber hinaus könnten sie in lauten Transportmitteln wie Autos und Flugzeugkabinen eingesetzt werden, um ihr Gewicht und damit den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen zu reduzieren.
Weitere Forschungen der Wissenschaftler aus Bristol werden die Erstellung von Prototypmaterialien mit einer Textur umfassen, die auf den schallabsorbierenden Mechanismen der Motte basiert.
Die Absorption, die sie in Mottenflügelschuppen charakterisiert haben, liegt alle im Ultraschallfrequenzbereich und über dem, was Menschen hören können, wobei der niedrigste 20 kHz ist.
Die nächste Herausforderung besteht darin, eine Struktur zu entwerfen, die bei niedrigeren Frequenzen funktioniert und gleichzeitig die gleiche ultradünne Architektur beibehält, die von der Motte verwendet wird.
Wie Motten ihr pelziges Fell nutzen, um sie für Fledermäuse unsichtbar zu machen
Sie denken vielleicht, dass Tarnumhänge Stoff für Science-Fiction und Harry Potter sind – aber es scheint, als hätte das Insektenreich tatsächlich etwas vor
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Tests ergaben, dass 85 Prozent der Tonsignale – ultrahohes Quietschen – die Fledermäuse zum Auffinden ihrer Beute verwenden, von den Haaren der Motten absorbiert wurden
Dadurch verringerte sich die Entfernung, aus der eine Fledermaus eine Motte entdecken konnte, um fast 25 Prozent, was ihre Überlebenschancen erhöhte
Mottenhaare sind eigentlich Schuppen, die „Haaren ähneln“ und strukturell den Fasern ähneln, die in der Schallschutztechnologie verwendet werden, so die von der Bristol University geleitete Forschung
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Britische Wissenschaftler entdeckten im Jahr 2020, dass die Schuppen auf den Mottenflügeln als Schalldämpfer fungieren und sie für ihr nachtaktives Raubtier praktisch unsichtbar machen