Grafen-maräng ska göra flygplan ”tysta som hårtorkar”

2021-07-16 06:00  
Forskare vid universitetet i Bath har tagit fram en grafenbaserad maräng man nu ser enormt potential för. Foto: University of Bath

Ett nytt material samt löftet om att radikalt minska bullret från flygplan. Vid universitetet i Bath har man tagit fram en grafenbaserad maräng man nu ser enormt potential för.

Flygplan är fantastiska på många sätt – men de är även bullriga. Enligt Folkhälsomyndighetens miljörapport från 2017 bor 19 000 människor i Sverige så pass att de exponeras för flygbuller som ligger över de 55 decibel som myndigheten satt som riktvärde. Därtill så upplever sig runt en procent av svenska befolkningen som störda. Det belyser att problemet är utbrett.

Vid universitetet i Bath säger dock forskare att de kan ha kommit ett steg närmare en lösning på bullerproblemet. Och detta i form av en ny typ av grafen-material.

Det forskarna tagit fram är en grafenoxid-polyvinylalkohol-aerogel som väger blott 2,1 kg per kubikmeter. Det senare en siffra som innebär att aerogelen tillhör de lättaste ljuddämpande materialen som någonsin tagits fram.

Läs mer: Nytt supertunt kolmaterial kan stoppa projektiler

Enligt forskarna så kan man med detta isolera jetmotorer vilket, om man byter ut nuvarande isolering, skulle innebära en reduktion på upp till 16 decibel. Eller som teamet skriver, en 105-decibels flygplansstart skulle då ljudreduceras ner till något i stil med en hårtork.

Ska optimeras vidare

Det man nu jobbar med är att ytterligare optimera materialet för att förbättra värmeavledningen i hopp om att det ska bidra till lägre bränsleförbrukning och högre säkerhet. Man har även publicerat en metod för hur materialet kan tillverkas i  den vetenskapliga tidskriften Nature Scientific Reports.

– Det är helt klart ett väldigt spännande material som kan användas på flera olika sätt. Initialt i flygindustrin men potentiellt inom många andra typer av sektorer såsom fordons- och marintransport såväl som inom byggbranschen, säger Michele Meo, som leder forskning, i ett uttalande.

Så hur har man fått till det superlätta isolermaterialet? Jo, enligt Michele Meo genom att ta till ett klassiskt baktrick – vispning.

– Vi lyckas producera den extremt låga densiteten genom att använda oss av en flytande kombination av grafenoxid och polymer, som vi sedan vispar in luftbubblor i för att slutligen frysgjuta. På en basal nivå kan tekniken jämföras med hur man vispar upp äggvitor för att skapa maränger. Det är solitt men innehåller mycket luft – så det är inga vikt- eller effektivitetsförluster för att åstadkomma stora förbättringar i både komfort och ljud, säger forskaren.

Läs mer: Här är självläkande betongen som ”äter” koldioxid

Bath-forskarna arbetar tillsammans med partners inom flygindustrin och ska testa det nya materialet som ljudisolering i flygplansmotorer, men de säger även att aerogelen är aktuell att testa som alternativ till helikopterpaneler eller som isolering i bilar.

Och om man får tro Michele Meo med kollegor så ska grafen-marängen vara ute på marknaden ”inom 18 månader”.

”Klatschig rubrik – men…”

Men är materialet verkligen så revolutionerande som det kan låta? Enligt Juan Parra och Dag Glebe på Rise är det kanske att dra lite väl stora växlar på det hela.

– Det är en väldigt klatschig rubrik, men om målet är att dämpa ljudet från en flygplansmotor så handlar det inte så mycket om material, utan mer om systemkapaciteten. Tittar man på en jetmotor så bygger den på teorin om strömmande luft. Mycket av ljudet alstras ju av detta och du kan ju inte dämpa ljudet med massa material som stoppar luften. Jag tror att de tagit fram det här i ett labb och sedan hoppas kunna överföra resultaten till ett flygplan. Men som akustiker är man skeptisk att samma prestanda uppnås på systemnivå, säger Dag Glebe, forskningsledare på Rise.

– Det är ett intressant material, men det är lite väl långt draget att säga att det ska få flygplan att låta som hårtorkar. Buller är en fara för människor och det måste vi lösa, men det går inte att göra med ett ”änglamaterial”, säger Juan Parra, expert inom akustik och vibration på Rise.

De båda forskarna säger att den låga vikten absolut gör materialet intressant i vissa avseenden, men att att det är svårt att säga hur väl det fungerar utan att kunna sätta det i kontexten av en tillämpning.

– Det som är intressant som vi ser det är egentligen inte materialet, utan tekniken bakom – och vad man kan göra med den. Men artikeln de publicerat nämner inget kring det här, säger Juan Parra.

– Att det är så pass lätt öppnar upp för flygindustri och exempelvis raketer där vikt är en väldigt viktig parameter. Det tillför inte så mycket vikt och det har hyfsat isolerande effekt – sen återstår det att se hur det klarar exempelvis temperaturer och andra påfrestningar. Jag tycker att man ska se det som att det finns ytterligare ett material på paletten att använda, säger Dag Glebe.

"18 månader låter väl optimistiskt"

Läs mer: Deras elektroniska papper kan lagra framtidens förnybara energi 

Även att det skulle gå att få ut på marknaden inom 18 månaderna ställer sig Rise-forskarna lite frågande till.

– Det finns flera stora hinder. Det första är: Hur ska man producera materialet? Jag vet av egen erfarenhet att priset är jättehögt. Det andra är tiden. Utan att veta vilka företag i flygindustrin de pratar med, men att de skulle klara alla tester som krävs för att få det certifierat och godkänt för ett flygplan på 18 månader låter lite väl optimistiskt, säger Juan Parra.

Men bara för att skaparna av grafen-marängen kanske tagit i lite väl mycket i hur de vill framställa sitt forskning – menar Juan Parra inte att det är ett oviktigt material.

– Det är intressant för att det är ett grönt material – och sådana vill vi gärna tillämpa. I Sverige, mycket på grund av den svenska historien av flygindustri och fordonsteknik så ligger vi bland de främsta i Europa när det kommer till materialutveckling. Det här är ytterligare ett, men för att lösa bullerproblemet måste vi lösa system självt. Så jag säger så här: jag ser fram emot att få se tillämpningen som Bath-forskarna tänkt sig, säger Juan Parra.

Felix Björklund

Mer om: Grafen Flygplan

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt