Wir alle kennen Lautsprecher; das kritische Element, das in fast jedem Haushalt in der einen oder anderen Form zu finden ist. Ein typischer Lautsprecher besteht aus Standardteilen wie einem Kegel, einer Schwingspule und einem Magneten.
Dieselbe Kombination von Teilen ist sowohl in billigen als auch in High-End-Lautsprechern zu sehen. Alle wandeln jedoch im Wesentlichen verstärkte elektrische Signale in Ton um, den wir hören können.
Eine Gruppe von Forschern aus Ulsan Nationales Institut für Wissenschaft und Technologie In Südkorea wurde jedoch eine innovative Lösung entwickelt, die die Lautsprechertechnologie revolutionieren könnte. Das Team hat a Hybrid-Nanomembran das Schallwellen aussendet, wenn es mit elektrischen Schallfrequenzströmen gespeist wird.
Es kann auch umgekehrt wirken und funktioniert wie ein Mikrofon. Die von den Forschern entwickelte Membran besteht aus einer Polymermatrix, die orthogonal positionierte Silbernanodraht-Arrays trägt.
Das Ergebnis ist eine dünne, transparente und dehnbare Membran, die als Mikrofon oder Lautsprecher fungieren kann. Die Membran kann leicht an der menschlichen Haut befestigt werden und die Flexibilität garantiert, dass sie unter Spannung nicht reißt.
Verwendung von Silber für die Nanomembran
Die Forscher entschieden sich wegen der strukturellen Vorteile, die mit dem Material im Nanometerbereich verbunden sind, für Silbernanodrähte gegenüber den gängigen Materialien wie Graphen und Kohlenstoff. Silbernanodrähte haben auch hervorragende elektrische Eigenschaften und können im Vergleich zu anderen Materialien größere Kräfte und Drücke aushalten.
Silber lässt sich auch ziemlich leicht zu einer Polymermembran hybridisieren, wodurch es möglich wird, Nanomembranen mit guter optischer Transparenz zu entwickeln.
Wenn die elektrischen Signale in die Membran eingespeist werden, fungiert sie als Lautsprecher. Dieselben Nanoröhren wandeln die von der Stimme entstehenden Schwingungen in elektrische Signale um und verwandeln das Gerät in ein Mikrofon.
Die Forscher demonstrierten sogar ihre Vielseitigkeit, indem sie eine dünne Hybrid-Nanomembran auf eine menschliche Hand klebten und den letzten Satz eines Violinkonzerts von spielten. La Campanella von Niccolo Paganini.
Tonerzeugung nach dem Joule-Heizprinzip
Das Prinzip der Schallerzeugung in dieser hybriden Nanomembran heißt Joule-Erwärmung. Der elektrische Strom verursacht eine Temperaturschwingung, die einen thermoakustischen Schall auslöst. Dies wiederum bewegt die Luft, die wir Menschen als Schall wahrnehmenWellen.
Für das Mikrofon wird die Nanomembran zwischen mikrostrukturierten elastischen Filmen platziert. Diese Anordnung ermöglicht es der Nanomembran, den Schall und die Vibration der Stimmbänder basierend auf der triboelektrischen Spannung zu erfassen, die durch den Kontakt mit erzeugt wirddie elastischen Filme.
„Der größte Durchbruch unserer Forschung ist die Entwicklung ultradünner, transparenter und leitfähiger Hybrid-Nanomembranen mit einer nanoskaligen Dicke von weniger als 100 Nanometern. Diese hervorragenden optischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften von Nanomembranen ermöglichen den Nachweis von hautanhaftbar und nicht wahrnehmbarLautsprecher und Mikrofon ”, sagte Hyunhyub Ko, außerordentlicher Professor an der UNIST und Mitautor der Forschung.
Die Forscher hoffen auf eine breite Akzeptanz dieser neuen Technologie aufgrund mehrerer Funktionen. Ein Modell, das sie vorgeschlagen war die Verwendung dieser Membran als persönliche Sicherheitsschnittstelle, die Signale basierend auf den Sprachbefehlen des Benutzers im Mikrofonmodus senden und anschließend im Lautsprechermodus benachrichtigt werden kann.
Das Team ist der Ansicht, dass ihre Innovation noch weiter verstärkt werden muss, um dem Druck erfolgreich standzuhalten, damit sie wirtschaftlich rentabel wird. Die dünne transparente Folie ist jedoch aufgrund der in derNanokomposite.
Die Studie wurde veröffentlicht in Fortschritte in der Wissenschaft .
Via : UNIST