韩国人开发出柔性扬声器,粘在皮肤上放音乐
在过去几年里,我们看到喇叭、麦克风开始引入各种各样的纳米材料。在扬声器内,纳米材料取代永磁体,纳米管薄膜也能发挥相同的作用。还有一些企业用石墨烯制造麦克风,它可以精准还原声音。
韩国Ulsan科学技术研究所(简称UNIST)的研究人员用银纳米线制造出纳米膜,它可以制成柔性扬声器或者麦克风。为了证明纳米膜的潜力,研究人员用它制作出扬声器,可以直接粘附在皮肤上,然后播放音乐。不久前,韩国研究人员曾研究出了一种简单方法,可以批量生产超薄型石墨烯热声扬声器。
热声扬声器内部安装可以快速制冷和传热的材料,从而造成温度波动,发出声音。热声扬声器不依赖振动产生声音,因此不需要庞大的声音元器件产生机械振动。另外,热声扬声器在任何方位的音质都非常好。科学家在《科学进展》(Science Advances)发表文章,介绍新成果。按照描述,科学家将银纳米管植入聚合物纳米膜。之所以使用银纳米管而不是其它纳米材料,主要是因为科学家可以轻松将银纳米管植入聚合物。另外,选择银纳米管还有一个原因:石墨烯、碳纳米管如果厚度达到纳米级,没有支撑物,它们的机械强度不够。要让材料发挥作用,保持超薄的厚度相当关键。
韩国教授Hyunhyub Ko说:“厚度不到100纳米,用纳米级厚度制造超薄、透明、导电混合纳米膜,这就是我们取得的最大突破。纳米膜有着出色的光学、电学、机械特性,我们可以用它制造独特的扬声器、麦克风,粘附在皮肤上,人几乎感觉不到它的存在。”温度差异会让粘附扬声器周围的空气产生振动,从而发出声音。当电流穿过导体,会散发出周期性热量,使得温度形成差异。至于麦克风,混合纳米膜就像三明治一样夹在弹性薄膜之间,薄膜上面有小图案。与弹性薄膜接触时会形成摩擦起电电压,根据电压的变化,纳米膜可以精准感知声音和声带的振动。
在扬声器与麦克风中,银纳米管可以导电,而且还能让纳米膜保持坚固,即使没有支撑物也很坚固。虽然研究人员展示了新技术,它们将纳米薄膜粘在皮肤上,但是这种方法可能不太实用。为什么?因为热声扬声器的表现如何,很大程度上取决于扬声器尺寸和扬声器温度的变化。如果将扬声器直接粘附在皮肤上,单位面积的输入功率必须达到很大的数值,才能发出比较大的声音。Hyunhyub Ko说:“如果想用在商业产品上,纳米膜的机械耐用性、扬声器和麦克风的性能都需要进一步提升。” (来源:ieee)