Biomimetic acoustic metamaterial design for architectural applications

Bu çalışma, durağan dalga tüpü deneyler yöntemini kullanarak, oda ve bina akustiğinde akustik metamalzeme(AMM) uygulamalarının potansiyellerini araştırmaktadır. AMM'ler ses emilimi veya iletim kaybındaki üst düzey performans özellikleri ile binalardaki birçok geleneksel akustik malzemelerden daha iyi performans gösterebilirler. Daha da önemlisi, lifli ve gözenekli malzemelere kıyasla daha sürdürülebilir ve hijyeniktirler. Kullanılan matris malzemesine bağlı olarak, AMM'ler saydamlık derecesi ve renk bakımından değişebilir. Hem akustik hem de estetik değerler göz önüne alındığında, bu çalışma; bölme duvarı, yüzey katmanı veya tasarım ögesi olarak olası kullanımlar için farklı tipte metamalzeme geliştirmektedir. Önerilen metamalzemeler, öncelikle doğadan oranların ve formların - altın oran, web-labirent yapıları, DNA molekülleri gibi genetik ve nöral sistemler ve beyindeki sinaps yapıları - bir alt dalga boyu ölçeğinde araştırılmasına dayanmaktadır. Bu soyutlamalar, daha sonra 3D uzay sarmalı ve AMM tasarımlarının 3D labirent yaklaşımlarıyla birleştirilir. Önerilen AMM'lerin modülleri bir 3D yazıcıda üretilir. Yüzeye dik gelen ses dalgalarının, ses yutma katsayılarını ve ses iletim kaybı özelliklerini tahmin etmek için bir durağan dalga tüpünde test edilir. Elde edilen sonuçlara dayanarak, daha yüksek performansa sahip modüller, farklı yükseklikteki bölme duvarlarının tasarımında kullanılır. Bilkent Üniversitesi'ndeki iki tasarım stüdyolarında mevcut olan akustik probleme böyle bir yaklaşımın etkinliğini değerlendirmek için öncelikle sahada akustik testleri yapılır, sonrasında akustik model saha ölçümlerine göre akort edilir veya ayarlanır, stüdyo modellerinin akustik modelleri üzerinde önerilen AMM önerisi ile ve öneriler bulunmadan benzetime sokulur. Sonucunda, AMM önerilerinin potansiyele sahip olduğu gözlemlenir.