Motýlie krídla ako protihlukový materiál

Záujem materiálových inžinierov a priemyslu o prírodné materiály a štruktúry má v posledných dekádach výrazne stúpajúcu tendenciu. Napríklad nedávne poznatky o nanoštruktúre vtáčích pier môžu byť užitočné pri tvorbe farieb a náterov neobsahujúcich farbivá (Vesmír 101, 218, 2022/4). Čerstvo zverejnená štúdia biológov a strojárov z britskej Univerzity v Bristole priniesla fascinujúce zistenie, že motýlie krídla fungujú ako skvelý pohlcovač zvuku. Je to vďaka drobným šupinkám, ktoré pokrývajú krídlovú membránu. Autori štúdie najprv položili drobné kúsky motýlích krídel na hliníkový disk (materiál s dobrou zvukovou odrazivosťou), a potom systematicky testovali a merali, ako ovplyvňuje smer prichádzajúceho zvuku, ako aj jeho absorpciu, odstránenie rôznych vrstiev krídlových šupiniek. Motýlie krídla dokázali pohltiť až 87 % energie prichádzajúcej zvukovej vlny. Tento efekt dosahujú pri 50-krát menšej hrúbke, než je vlnová dĺžka zvuku. Motýlie krídla pravdepodobne predstavujú prírodný ultratenký metapovrch absorbujúci zvuk (t. j. materiál pokrytý množstvom mikroštruktúr a nanoštruktúr s určitým tvarom, veľkosťou a rozmiestnením, ktoré mu dodávajú unikátne vlastnosti). Svet sa stáva čoraz hlučnejším miestom a vývoj ultratenkých (a ultraľahkých) protihlukových materiálov určite nájde uplatnenie v architektúre moderných miest, ako aj v cestovnom ruchu. Malá hmotnosť týchto materiálov by mohla prispieť k menšej záťaži životného prostredia a redukcii emisií CO₂. Evolúcia mikroštruktúry motýlích krídel pritom nie je samoúčelná – motýle do určitej miery chráni pred echolokačnými zvukmi ich hlavných nočných nepriateľov, netopierov.

Snímek Stefan Schweihofer

Thomas R. Neil et al.: Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2022, DOI: 10.1098/rspa.2022.0046