Örümcek ipeği hafif ve bazı durumlarda aynı kalınlıktaki çelikten daha sağlam olduğu bilinmektedir. Bu özelliklerinden dolayı, araştırmacılar, dayanıklı ve hafif giysiler, kurşungeçirmez yelek ve paraşüt gibi potansiyel uygulamalar için örümcek ipeğinden esinlenen malzeme geliştirilmiştir.
     Ancak şu ana kadar örümcek ağlarının akustiği ile ilgili bir araştırma yapılmamıştı. İtalya, Fransa ve İngiltere’den oluşan bir çalışma gurubu, Nephila adlı örümcek türünün dokuduğu ağın mimarisini kullanarak, akustik malzeme elde etiler.
     Son yıllarda dalga zayıflatma ve manipülasyon (yönlendirme, etkileme) için en verimli yapılandırmaları bulmak için meta malzemeler ( satılmak amacıyla üretilen, alınır satılır mal / ticari mal ) alanında bir çok çalışma bulunmaktadır. İtalya’daki Torino Üniversitesinden Fizikçi Federico Bosia “ Örümcek ipeğinden radyal ve çembersel olarak dokunmuş ağ mimarisinin, hafif olması yanında geniş frekans aralıklarında titreşimleri zayıflatıcı ve titreşimleri emebilen özelliğe sahip olduğunu bulduk“ dedi.
     Örümcek ağından ilham aldıkları akustik meta malzemelerin farklı varyasyonlarını modelleyen araştırmacılar, tasarladıkları malzemenin piyasadaki diğer malzemelere göre düşük frekanstaki sesi daha verimli inhibe (azaltıcı) edebildiğini ortaya koymuşlardır. Örümcek ağından ilham alınarak yapılan bu meta malzemenin, titreşimleri kontrol edebilme özelliği kullanılarak mekanik alanda yeni bir uygulama sınıfı oluşturacağı düşünülmektedir. Bu malzemenin kullanılabileceği alanlar, asma köprüler ve binalar için deprem koruması, gürültü azaltma, alt dalga boyu görüntüleme ve akustik gizleme… Olabilir.

     Örümcek ağının eş merkezli yapısal halkalarının akustik avantajlarının yanında, belli bir titreşim frekansına maruz kaldıklarında rezonansa uğrarlar. Araştırmacılar sorunu ortadan kaldırmak için bu doğal yapıya ek olarak, rezonansı halkaların merkezinden dışarıya doğru atmak için kare birimlerle desteklemişler. Federico Bosia “gürültüyü azaltmak için demiryolu ve karayolunun alt yapılarında kullanılabileceğini söyledi.”
     Metamaterial son derece ayarlanabilirdir çünkü geometrisi beş parametre tarafından belirlenir (geleneksel akustik materyallerden daha çok) ve bu parametrelerin her biri farklı akustik frekanslara yanıt veren çok sayıda tasarım üretmek için ayrı ayrı kontrol edilebilirler. Bu materyaller tarafından engellenen frekans kapsamına bant genişliği denir. Araştırmacılar örümcek ağından ilham alınan bu akustik materyallerin geniş kapsamlı ayarlanabilir bant genişliğine sahip olabileceğini gösterdi.
     Gelecekte araştırmacılar örümcek ağlarını sıra dışı titreşim azaltan özelliklerini daha fazla incelemeyi ve uygulamalar için onlardan nasıl daha fazla fayda sağlayabileceklerini planlıyorlar.
     Bosia; “yapısının titreşimleri azaltıp azaltmadığını anlamak için tek bir örümcek ağının titreşimsel özelliklerini ve örümceğin ihtiyacına göre işlevsel olan farklı konumlardaki odak etkilerini çalışmak istiyoruz” dedi. Genel olarak meta metamaterialler için ilham alınmış diğer olası tasarımları da incelemek amacındayız. Çoklu frekans derecelerindeki azalma için muhtemelen hiyerarşik mimariyi temel alan tasarımlar. Ayrıca sismik kalkanlar gibi uygulamalar için de, bu kavramlardan bazılarını daha büyük ölçeğe getirmeye çalışıyoruz.

Çeviri: Alper ACELE

Kaynak: www.phys.org

Daha fazla bilgi: M. Miniaci, A. Krushynska, A. B. Movchan, F. Bosia, and N. Pugno. "Spider web-inspired acoustic metamaterials." Applied Physics Letters. (2016), 109, 071905; DOI: 10.1063/1.4961307