@ 2017.05.10 , 10:00

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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