@ 2017.05.24 , 12:00

有声报纸?快了

密歇根州立大学的研究者设计了一种纸一样薄的柔性设备,不仅能根据人体运动产生能量,还能作为扬声器和麦克风,已发表在5月16日的自然通讯杂志上。

这是音频方面的一个重大突破,可能最终引领新的消费产品出现,比如可折叠的扬声器,计算机的声控安全补丁以及有声报纸。

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该大学的电子和计算机工程副教授、该受联邦赞助项目主要研究员Nelson Sepulveda说道:“每一项技术都是从重大突破开始的,对于这种技术而言,本研究就是一个重大突破。这是首个超薄、弹性、可伸缩的双向换能器,能实现机械能与电能的相互转换。”

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在2016年晚些时候,Sepulveda和他的团队成功演示了他们的薄片状设备——铁电纳米发电机,或者叫FENG,并利用该设备给键盘、LED等以及LCD触摸屏功能。该过程利用手指扫动或者轻轻地触动的动作,将机械能转换为电能,激活设备。

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FENG设备的制造过程是这样的:首先将多晶硅与多层包括银、聚酰亚胺以及聚丙烯铁电等绿色生态物质一起编织。加入铁离子,使得设备的每一层都包含带电粒子。当设备受到人类运动或者机械形式的挤压是,就能产生电能。

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该新研究成果则进一步扩展了FENG的易用性。研究者发现这种高科技材料居然还能捕捉声音的振动这种机械能并转换为电能,因此还可以作为麦克风。另外这种材料还能反过来将电能转换为机械能,因此也可以作为扬声器。

为了演示这种材料作为麦克风的用途,研究者设计了一个FENG安全补丁,可以利用语音识别登录电脑。该补丁能有效保护个人电脑免受外界用户的影响。Sepulveda 说道:“该设备对振动十分敏感,能捕捉到声音的频率成分。”

为了演示扬声器的用途,研究者将FENG编织到了该大学的校旗中。通过放大器将音乐从iPad输入到旗帜中,随后旗帜就能无损重现音乐。Sepulveda说道:“旗帜自己就成为了扬声器。所以未来我们可以用这种柔性、轻薄、小型的设备取代现有的笨重耗电的扬声器。”

想象未来某天人们会从口袋中掏出轻便的扬声器,拍在墙上,将自己的演讲声音传递给整个屋子的人。

Sepulveda补充道:“或者可能有一种报纸,每一页都是麦克风和扬声器。你可以拥有声控的报纸,报纸可以回应你的话语。”

该大学的工程研究者和论文第一作者Wei Li称,FENG材料可能的其他应用还包括去噪薄片和语音识别的健康监护手环。“很多人都关注于柔性设备的视觉和触觉方面,但我们的重点是听和说两方面。”

论文原文:DOI: 10.1038/NCOMMS15310

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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