Los materiales acústicos tradicionales suelen cumplir una de las dos funciones cruciales para el confort acústico. Absorben el sonido para evitar que se refleje o transmita a través de una pared, o difunden el sonido para homogeneizarlo en un espacio cerrado, como en un estudio de grabación, un foso de orquesta o una sala de reuniones.
Principio de funcionamiento del panel en absorción.
© Éric Ballestero
En los materiales tradicionales, como las espumas porosas o los difusores, estas dos funciones son en efecto antagónicas, ya que la primera requiere disipar la energía sonora, mientras que la segunda debe dispersar las ondas con una disipación mínima. Los metamateriales acústicos permiten superar estas limitaciones manteniéndose pasivos, es decir, sin necesidad de aporte exterior de energía, como la electricidad.
Unos investigadores del Laboratorio de Acústica de la Universidad de Le Mans (LAUM, CNRS/Universidad de Le Mans), de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (China) y de la Universidad Politécnica de Valencia (España) han desarrollado un metamaterial denominado "pasivo de doble función" (DFPAM), que ofrece a la vez una absorción eficaz (~85 %) y una alta difusión (~80 %), en dos rangos de frecuencias adyacentes. Alterna entre estas dos funciones mediante una reconfiguración mecánica simple del panel, que, además, con solo doce centímetros de espesor, tiene la mitad del grosor de los tratamientos tradicionales.
El metamaterial se diseñó en tres etapas, con una fase teórica, simulaciones y una validación experimental. Así, se modeló la acústica para realizar una optimización multiobjetivo, lo que permitió encontrar un equilibrio entre las dos funciones antagónicas. El panel se fabricó posteriormente mediante estereolitografía, un método de impresión que utiliza aquí una resina polimérica acústicamente rígida. La absorción y la difusión se producen en dos bandas de frecuencia diferentes, pero complementarias, con absorción de las bajas frecuencias (200-1000 Hertz) y luego difusión por encima (1000-2500 Hertz).
Estos trabajos abren el camino a aplicaciones innovadoras en acústica arquitectónica e industrial, especialmente en espacios reducidos, como los que se encuentran en transportes, aeroespacial, estudios de grabación o salas de reuniones. Ya hay empresas que han mostrado interés en valorizar estos resultados.