@ 2017.05.10 , 10:00
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石墨烯做扬声器

一项新技术利用神奇的石墨烯材料做成扬声器,可能将革新全球的音频和电信行业。

英国埃克塞特大学的研究者设计了一种新方法,利用石墨烯产生复杂可控的声音信号。本质上是将扬声器、放大器以及均衡器结合到拇指甲大小的芯片中。该研究已发表在科学报道杂志上。

传统的扬声器需要机械振动,可动线圈或者薄膜来回挤压周围的空气产生声音。这是一种比较笨重的装置,一个世纪以来几乎没有改变。

该新技术则不包含任何运动的部分。利用交变电流迅速加热和冷却石墨烯那薄薄的一层原子,热度变化传递到空气中引起空气膨胀和收缩,产生声波。

石墨烯做扬声器
credit: 煎蛋第八位画师准司机黄致富

虽然将热转换为声音的想法并不是最新的,但埃克塞特大学的研究者是首个证实可以利用这一简单的过程混合不同频率的声音,并进行放大和均衡,所有这些均可在这样一个毫米级别的设备中进行。由于石墨烯几乎完全透明,其无需物理位移即可产生复杂声音的能力可能推进音频-视频技术进一步发展,包括既可显示图片也可发声的移动手机屏幕。

埃克塞特大学量子系统与纳米材料组高级讲师、论文第一作者David Horsell博士解释道:“热声学(将热转换为声音)曾被忽视了,人们认为这是一个低效的过程,没有实用价值。我们则是针对声音产生的原理进行研究,发现通过控制流经石墨烯的电流,不仅能产生声音,还能改变其大小,指定放大的频率成分。上述放大和控制方法打开了新应用的大门。”

石墨烯做扬声器
credit: 煎蛋第八位画师准司机黄致富

研究团队设想的新应用包括可用于医院和其他医疗器械的超声波成像。

由于石墨烯具有高强度和柔韧性等特点,可以与表面紧紧接触,能更好地成像。此外,由于埃克塞特大学设计的声学器件比较简单廉价,可以将其用于制造智能绷带,直接监控病人情况并加以治疗。

Horsell博士说道:“混合不同频率的能力对于新应用十分关键。这种声音产生机理可以处理两个或更多不同的声源,并将其一起放大。由此可以有效地产生超声波和次声波。不过,最令人激动的是这种放大过程十分简单,并且可控。这将影响电信行业的发展,改变现有的复杂和高代价技术。”

论文原文: DOI:10.1038/s41598-017-01467-z

本文译自 phys,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 29+1

  1. 3446987

    画的很形象,赞~

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  2. 3446988

    原以为第一张图是G点扬声器,后来才发现这应该是前列腺♂扬声器

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  3. 止痒水
    @3 months ago
    3446989

    灵魂画派,一发入魂

    [13] XX [0] 回复 [0]
  4. 止痒水
    @3 months ago
    3446990

    灵魂画派,一发入魂

  5. 老友鬼鬼
    @3 months ago
    3446992

    这灵魂画师两张图都让我笑出声~这是在上班啊喂!

    [18] XX [0] 回复 [0]
  6. Expl01t
    @3 months ago
    3446993

    灵魂画师!

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  7. 3446995

    有自己人画师真是太好了

  8. 路人丙
    @3 months ago
    3446999

    我是看到画廊原画才来找文章的

  9. dadamon
    @3 months ago
    3447001

    怪不得上周我那理工科的朋友一脸自豪的说石墨烯让科学界打开一扇新的大门呢。
    科这个姓真少见….

  10. 排骨大仙
    @3 months ago
    3447002

    版权所有,这几个字现在站在我方,真是太好了!

  11. 3447004

    自从开始使用灵魂画师 基蛋越来越黄 一点蛋清都没剩

    [55] XX [0] 回复 [0]
  12. 3447016

    灵魂画手,石墨烯扬声器打开发烧新大门

  13. 3447018

    煎蛋日常掰弯计划(1/1)

  14. 排骨大仙
    @3 months ago
    3447019

    已为画师打赏,黄致富威武!!

  15. 3447034

    我现在全被图片吸引了,正文都不想看了,太畜生了

  16. 3447046

    第二张画下面那个腿上有毛这个姿势进得去吗?

  17. 食品级怪蜀黍
    @3 months ago
    3447065

    勤劳致富

  18. 3447070

    光顾着看图 文章说了啥?

  19. 3447071

    黄致富啊 好名字!

  20. Alixsander
    @3 months ago
    3447085

    光顾着看图 文章说了啥?

  21. 朝鲜央行行长
    @3 months ago
    3447088

    问题是石墨烯不便宜啊,而且要把普通石墨烯加工到芯片加工费也比做普通扬声器高的多,技术太前卫无法普及

  22. 梦日白
    @3 months ago
    3447128

    还是模拟系统啊,只是在最后一步将电声换能的振膜改成了石墨烯,用发热代替振膜的运动,要做成耳机也只能在一个模拟系统的终端接上专为石墨烯定制的电流放大器,出来的声音多少会有点不可描述。所以只能用来“还原”那些频率组成并不复杂多变的信号吧。

  23. 3447179

    超载鸡的手确定够长吗。。。

  24. 一条柴
    @3 months ago
    3447261

    因祸得福啊,煎蛋竟然有了公然开车的画师

  25. 紫色涩柿子
    @3 months ago
    3447362

    确实是很精彩的新发明,但要说革新全球的音频业未免有点吹大了

    决定喇叭单元发声效率以及发声效果的音膜振动面积和振幅,用石墨烯很难做大吧

    很难想像一寸以上的石墨烯薄膜会是个什么样子,又得给多大的电流使空气产生足够的振幅

    感觉至多能做成耳机,听筒之类的小面积单元,移动设备就够呛了,家用音响更是想都别想

    最至关重要又玄之又玄的音色就更难说了

    低音以及超低音可能会追求刚性大的振膜,可是石墨烯薄膜又做不了那么大

    中音以及高音可不一定振膜越硬就能有越好的音质,这个对厂家的工艺水准和技术水平要求极高

    参见火了一时的金属带高音,现在只有少数几家能做好

    每一个新技术刚出来的时候,都说要秒天秒地的,可是最后只有市场和用户才能证明

  26. 3447728

    @dadamon: 99%Graphene相关都是纯灌水的无用研究,这东西至今最大的用处就是养活了一堆”科研人员”

  27. 3447773

    @紫色涩柿子: 石墨烯薄膜又不振动,你讨论振膜刚性有什么意义……被看中的是石墨烯优秀的热性能,即不用很大电流就能迅速升温降温的能力……

  28. 3448375

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  29. 3448376

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