EPFL（洛桑聯邦理工學院）研究人員開發了一種100% 有效的超薄主動降噪系統，該系統使用電離空氣等離子體推進系統而不是揚聲器。17 毫米厚（0.6 英寸）的層可以阻擋20 Hz 的噪音，相當於4 米厚（13 英尺）的隔音牆。

本質上，我們聽到的聲波是我們周圍空氣中的壓力波，揚聲器錐體是大而輕的薄膜，旨在以精確的模式推動空氣以產生壓力波。有源噪聲消除(ANC) 的想法是用麥克風測量這些壓力波，然後反向生成完全相同的壓力波，並通過揚聲器播放它們。壓力從正壓波峰被帶走，並被添加到負壓波谷，新的波或多或少地消除了舊波的存在。

ANC 在耳機和汽車應用中效果良好，聲學環境得到合理控制，聆聽點也相當容易定位。它在房間範圍內也能很好地工作——不過，正如您在下面的視頻中看到的，如果您想消除低頻、長波長的低音，您將需要一整面牆的揚聲器來做到這一點。

但是，如果您的揚聲器可以是超薄的片材而不是一堆笨重的錐體呢？EPFL 聲學小組決定測試基於等離子的離子揚聲器的降噪能力，這種揚聲器薄、輕、簡單且製造成本低。

這些揚聲器的工作原理類似於離子推進系統，利用電場將周圍空氣電離成等離子體，從而產生帶正電和帶負電的粒子。然後這些離子被磁力加速，並推動周圍空氣產生壓力波。通過改變施加的電壓，您可以立即改變推動的空氣量。

EPFL 團隊於2020 年發布了下面的視頻，展示了一個基於等離子的揚聲器，該揚聲器使用穿孔金屬板製成，金屬板後面不遠處有線圈。

這些東西不會挑戰一套好的揚聲器錐體的保真度。但它們對電壓變化的反應非常靈敏，因為在開始移動空氣之前沒有相對較重的揚聲器膜可以移動。

“我們希望盡可能地減少膜的影響，因為它很重，”洛桑聯邦理工學院聲學小組的博士後、《自然通訊》上發表的一項新研究的第一作者斯坦尼斯拉夫·謝爾蓋耶夫（Stanislav Sergeev）解釋道。“但是什麼東西可以像空氣一樣輕呢？ 空氣本身。 我們首先電離電極之間的空氣薄層，我們稱之為等離子聲學金屬層。 現在帶電的相同空氣顆粒可以立即響應外部電場命令，並有效地與設備周圍空氣中的聲音振動相互作用將其抵消。”

研究團隊發現這些等離子揚聲器在消除高頻方面反應靈敏且高效。但他們還證明，它們可以完全有效地消除低頻聲音——這很有趣，因為低音再現並不是這些離子揚聲器的強項之一。

例如，20 Hz 大致是人類聽覺裝置的低頻極限。該音符的波長非常低，在空氣中的波長為17 m (56 ft)。如果您想使用傳統的降噪泡沫或吸音牆來減弱20 Hz 聲波，則需要大約4 m（13 英尺）厚的材料。等離子聲學元層系統可以在厚度僅為波長的千分之一，即17 毫米（0.6 英寸）的情況下完全消除該波。

一種薄型、簡單、有效且可能便宜的隔音泡沫和牆壁替代品Stanislav Sergeev & Mathias Delahaye/EPFL

洛桑聯邦理工學院聲學小組的高級科學家Hervé Lissek 表示：“100% 的傳入聲音強度被金屬層吸收，沒有任何反射回來。這個概念最奇妙的方面是，與依賴多孔散裝材料或共振結構的傳統吸聲器不同，我們推出了一種全新的吸聲機制，可以做得像可能，在空間和重量很重要的噪聲控制方面開闢新領域，尤其是在低頻下。”

洛桑聯邦理工學院(EPFL) 已將基於等離子體的技術授權給瑞士公司Sonexos，該公司正致力於將其商業化到廣泛的應用領域。

Sonexos 首席執行官馬克·唐納森(Mark Donaldson) 在一份新聞稿中表示：“等離子技術在降低噪音和增強各種內部環境（包括車輛和飛機機艙、辦公空間和家庭）聲學方面的巨大潛力讓我們感到非常興奮。當我們領導開發和商業化工作時，我們很榮幸能與洛桑聯邦理工學院傑出的工程師團隊合作。”

它看起來是一種非常便宜、有效、可靠和方便的消除噪音的方法，距離商用階段還有很長的路要走，顯然，現實世界中的事情比實驗室中的事情要復雜得多，但這種事情有可能讓生活變得更好。

該研究在《自然通訊》上是開放獲取的。