新型透聲玻璃開拓玻璃應用新領域

2020-09-15 中國建材報

新冠肺炎疫情防控期間，儘量避免近距離接觸是對所有人的保護，但像銀行、醫院這種需要面對面交流，同時又需要有所阻隔的場景下，經常會使在玻璃兩側的人無法聽清對方在說什麼，此種情況下不得不裝上麥克風和揚聲器。

近期，重慶大學、香港科技大學和深圳市環波科技有限責任公司(Fantwave)的研究人員開發了一種層狀玻璃材料，稱為透聲玻璃。這種材料可以在沒有空氣流通的情況下實現高效的聲音傳輸。

該研究最新成果於今年9月1日以 《Extraordinary acoustic transmission of a decorated window without ventilation》為題發表在應用物理學的頂級期刊 《Applied Physics Letters 》上，且被選為Featured（精選）論文。

據了解，這種材料大部分還是由普通玻璃組成，所以依舊是成本很低且具有光學透明特性的材料。研究人員在厚玻璃板上鑽了數個孔，再用薄而平坦的玻璃盤填充。他們稱這些玻璃盤為「點綴」。

環波科技總經理胡傳燈介紹說：「我們利用共振實現透聲，就像吉他一樣，我們可以通過調節弦的長短、鬆緊及改變撥動的位置等方式來控制聲音強度、音調，這是因為我們改變了弦的固有頻率及激發的方式。」

團隊成員對不同厚度、材質的玻璃進行鑲嵌，通過調節單元中玻璃的材質、大小等方式改變固有頻率，在自由空間聲波的激發下，獲得較高的透射；通過對結構、材質及堆垛的調節，得到他們想要透過的單個或者多個頻率。

胡傳燈表示，「點綴」所用的玻璃盤材料選取關鍵在於聲學響應，也就是材料本身的聲學響應及原本玻璃的響應，從聲學的角度出發，需要材料具有穩定性及一致性。

研發人員認為，日常生活中，密閉的環境一定程度滿足了我們的隔聲需求，例如我們通過緊閉玻璃窗降低室內噪聲。然而，有些應用場景對環境的密閉和聲音的高透過都提出了要求，例如很多人追求的無縫無孔電子設備、危險場景下的監測等，這給研發者帶來了一些難題。

相比於傳統玻璃，這種透聲玻璃既擁有近乎全透的光學特性及較好的空氣密封性，又可以近乎完美地透過聲音。

除了化學應用外，該小組還設想了日常應用場景，考慮到當前的疫情，點綴玻璃的價值很大。例如，監獄接待室和銀行櫃檯可以在聲音無礙傳輸的同時防止氣流交換。

該研究成果是玻璃材料和聲功能材料的重要突破，還可用於如手機、平板、顯示器等電子產品的顯示屏和邊框中，用來解決無縫無孔聲傳輸的難題，為電子設備防塵、防水問題提供了解決方案。

港科大溫維佳教授表示：「這一新發現推翻了玻璃在聲學中的應用，並為新的應用提供了理論基礎。我們希望相關研究能為玻璃新材料領域提供一個新的方向，幫助探索玻璃的新功能和巨大潛力。」

「對聲音品質追求不高的情況下，電子設備的成本是比較低的。即便如此，如果批量化生產透聲玻璃，這個成本可能會和低價電子設備相當，且具有很好的美觀性。」胡傳燈說。（司木）

責編：褚贊贊 張文齋

校對：和新龍

監審：陶璐璐

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