Mühendislikte ‘simetri’ devrimi: Hem hava geçirecek hem sesi emecek

Mimari ve endüstriyel tasarımdaki en büyük ikilemlerden biri olan ‘havalandırma ve ses yalıtımı’ dengesi, Hong Kong Üniversitesi liderliğindeki uluslararası bir ekip tarafından çözüldü. ‘İkilik simetrisi’ adı verilen fiziksel ilke sayesinde geliştirilen yeni malzeme, hava akışını engellemeden gürültüyü yüzde 86 oranında absorbe ederek havacılıktan inşaat sektörüne kadar geniş bir alanda yeni bir dönem başlatıyor.

Modern şehir planlaması ve endüstriyel üretimde gürültü kirliliğiyle mücadele, bugüne kadar teknik bir çıkmazla karşı karşıyaydı: Havanın geçmesine izin veren kanallar sesi de sızdırıyor, sesi emen geleneksel malzemeler ise hava sirkülasyonunu kesiyordu. Hong Kong Üniversitesi (HKU) Mühendislik Fakültesi'nden Profesör Nicholas X. Fang liderliğindeki araştırma ekibi, Cambridge Üniversitesi ve Acoustic Metamaterials Group Ltd. ile iş birliği içinde bu ‘akustik bilmeceyi’ matematiksel bir kesinlikle çözmeyi başardı.FİZİKTE YENİ BİR UFUK: İKİLİK SİMETRİSİ Nature Communications dergisinde yayınlanan çalışmanın temelini, alan teorisinden ödünç alınan ‘ikilik simetrisi’ (duality symmetry) kavramı oluşturuyor. Araştırmanın baş yazarı Dr. Sichao Qu, bu keşfi şu sözlerle özetliyor:"Simetri ve soğurma bant genişliği daha önce birbiriyle ilişkisiz kavramlardı. Çalışmamız, bu iki kavram arasında derin bir matematiksel bağ olduğunu ortaya koyuyor."Ekip, birbirine bağlı iki akustik odadan oluşan yeni bir havalandırmalı yapı tasarladı. Bu yapı, havanın serbestçe akmasına izin verirken, ‘yıkıcı girişim’ yöntemiyle ses enerjisini hapsedip dağıtıyor.GELENEKSEL KÖPÜK PANELLERE GÜÇLÜ RAKİP Laboratuvar testleri, bu yeni nesil metamalzenin düşük frekanslı $300$ Hz ile yüksek frekanslı $6000$ Hz aralığında sesin yüzde 86’sından fazlasını emebildiğini kanıtladı. Bu performans, aynı kalınlıktaki geleneksel köpük panellerin verimliliğini geride bırakıyor.Yeni Teknolojinin Öne Çıkan Avantajları:Geniş bant genişliği: Hem düşük hem yüksek frekanslı gürültülerde yüksek performans.Hava akış verimliliği: Havalandırma performansından ödün vermeden ses sönümleme.Yeni performans ölçütü (FOM): Bant genişliği, kalınlık ve hava akışını aynı anda değerlendiren yeni bir endüstriyel standart.UÇAK MOTORLARINDAN AKILLI BİNALARA Bu teknolojik atılım, sadece akademik bir başarı değil, aynı zamanda devasa bir ticari potansiyel taşıyor. Yapay zekâ ve gelişmiş simülasyon teknikleriyle optimize edilen bu yapılar; uçak motorlarındaki gürültü kontrolünden, veri merkezlerinin soğutma sistemlerine, daha sessiz konut projelerinden ağır sanayi tesislerine kadar pek çok alanda kullanılabilir.Geleneksel ‘nedensellik kısıtlaması’ sınırlarını zorlayan bu tasarım yaklaşımı, mühendislik dünyasında ‘sessiz konforun’ standartlarını yeniden belirlemeye hazırlanıyor.