Forscher erfinden Lautsprecher, die Stille erzeugen

Schweizer Forscher*innen haben einen Lautsprecher entwickelt, der Geräusche besser reduzieren kann als andere Lösungen. Ihr Konzept nennen sie „active plasmacoustic metalayer“ - zu Deutsch: „aktive plasmakustische Metaschicht“.

Normalerweise sind konventionelle Lautsprecher, wie etwa jene in einem Auto, mit einer Membran ausgestattet. Diese Membran kann unterschiedliche Geräusche aktiv unterdrücken. Auch Wände können Geräusche auf passive Weise absorbieren.

Die Forschenden wollten auf eine Membran verzichten. „Wir wollten die Wirkung der Membran so weit wie möglich reduzieren, da sie schwer ist. Aber was kann so leicht wie Luft sein? Die Luft selbst“, erklärt der Forscher Stanislav Sergeev vom École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in einer Mitteilung.

Bei niedrigen und hohen Frequenzen

Dazu haben sie das bekannte Konzept der Plasma-Lautsprecher weiterentwickelt. In einem ersten Schritt werde die dünne Luftschicht zwischen den Elektroden ionisiert. Diese wird als „plasmakustische Metaschicht“ bezeichnet.

Die Luftpartikel, die nun elektrisch geladen sind, können somit auf externe elektrische Feldbefehle reagieren und mit Schallvibrationen in der Luft um das Gerät interagieren, um diese zu unterdrücken. „Wie erwartet ist die Kommunikation zwischen dem elektrischen Steuersystem des Plasmas und der akustischen Umgebung viel schneller als mit einer Membran“, so der Forscher. Im Gegensatz zu einer Membran hat Plasma zudem den Vorteil, dass es sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Frequenzen diese Stille erzeugen kann.

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„100 Prozent der ankommenden Geräuschintensität wird von der Metaschicht absorbiert und nichts wird zurückgeworfen", erklärt der Forscher Hervé Lissek. Eine Plasmaschicht mit einer Dicke von gerade einmal 17 Millimeter könne somit eine hörbare Frequenz von 20 Hz komplett abschalten. Die meisten Lösungen zur Geräuschreduzierung – etwa absorbierende Wände – müssten mindestens 4 Meter dick sein,heißt es.

Automobildbranche und Industrie

Die EPFL hat sich nun mit dem Schweizer Audiotech-Unternehmen Sonexos SA zusammengeschlossen, um aktive Geräuschdämpfer zu entwickeln, welche das Konzept der plasmakustischen Metaschicht nutzen. Die Produkte sollen unter anderem in der Automobilbranche oder der Industrie Anwendung finden, aber auch im Endkundenbereich.

Die Studie wurde in Nature Communications veröffentlicht.