難聴のリスクは、大音量の機械やその他の明らかな騒音から生じるだけではない。
劇場やコンサートホールのような公共の場にいる人々にも影響を及ぼす可能性がある。
この余分な音を吸収して公共の環境を聴覚にとってより安全なものにし、不要な音波を利用して電気を発生させることが、『Physics of Fluids』に掲載された論文「Piezoelectric system on harnessing sound energy in closed environment」の目的である。
「米国疾病予防管理センターによると、6歳から19歳の子供と青年の推定12.5％、20歳から69歳の成人の推定17％が、騒音への過度の暴露によって聴覚に永久的な損傷を負っている。」と著者のRajendra Prasad Pは言う。
「70デシベルを超える騒音が長時間続くと、聴力に損傷を与える可能性があります。本当に大きな音を軽減できるシステムが必要なのです。」
研究において著者らは、劇場やコンサートホールのような密閉空間に焦点を当て、壁、床、天井に設置可能な圧電センサーで音波を吸収し、そのエネルギーを収集するシステムを構築した。
このような密閉された空間でスピーカーから発せられる音波は、通常60デシベルから100デシベルの間であり、時には120デシベルに達することもある、とPrasad氏は言う。
「我々は、難聴を引き起こす可能性のある強度（デシベル）に基づいて、閉鎖環境に存在する音を分類しました。圧電センサーで吸収された音エネルギーは、我々のシステムで処理され、電気エネルギーに変換されます。エネルギー生成のパターンに基づいて、システムの出力はバッテリーと直接利用出力の間で切り替えられます。」
密閉された空間で音波を捕らえる最適なシステムを設計するために、著者らは、主要な装置部品に電力を供給するのに必要な電圧、入力音の周波数と強度、並列および直列構成でテストされた圧電センサーを含む変数を微調整するために、コンピューターシミュレーションを使用した。
「驚くべき事実は、劇場や講堂で使用される音の周波数や強度と一致する特定の周波数付近で、設計の出力が最大になることです。私たちのデザインは、圧電材料から反射するたびに音の振動を低減し、密閉された空間の全体的な音の強度を低減します。」
難聴のリスクを減らすだけでなく、著者たちは、音の大きさに応じて調整するスマートな電源管理機能を使って、環境に良いエネルギーシステムを設計したかった。
また、環境に優しい素材を使用している。
「私たちが使用した圧電材料は石英の一種で、シリカから成る鉱物に過ぎません。生分解しやすく、リサイクルも可能です。」
詳細はこちら： Roshan Zameer Ahmed et al, Piezoelectric system on harnessing sound energy in closed environment, Physics of Fluids (2023). DOI: 10.1063/5.0173934
ジャーナル情報：Physics of Fluids
提供：American Institute of Physics
リンク先はPHYSORGというサイトの記事になります。（原文：英語）
