В современном мире электронные устройства приобретают всё более компактные размеры. Планшетные компьютеры и ноутбуки толщиной в несколько миллиметров, ультратонкие телевизоры, телефоны, состоящие, казалось бы, из одного экрана.
Производителям всё сложнее найти в своих приборах место для акустических динамиков. Ведь обычный громкоговоритель это довольно сложная система, состоящая из трёх компонентов: диффузора, подвижной катушки из проволоки и магнита.
При поступлении электрического сигнала на выводы катушки на её полюсах создаётся магнитное поле, которое взаимодействует с полем магнита. Катушка начинает перемещаться относительно магнита, увлекая за собой диффузор. Эти движения вызывают колебания воздуха, которые и рождают звук.
Но в скором будущем на смену магнитным колонкам могут прийти совершенно новые устройства, основанные на принципе термоакустики.
Ранее уже были представлены первые разработки в этой области: динамик из тончайших алюминиевых проводков и "поющий" лист из нанотрубок. При прохождении тока через эти структуры внутри них быстро изменяется температура, что приводит к изменению давления воздуха вокруг. В результате без видимых вибраций молекулы воздуха двигаются так же, как при колебаниях обыкновенных колонок. За счёт этого возникает достаточно чёткий и громкий звук.
Как сообщается в журнале Advanced Materials, Чжи Вон Сук (Ji Won Suk) и его коллеги из университета Техаса (University of Texas) предложили новое решение. На основе предыдущих исследований они превратили в динамик тончайший лист графена. Этот материал представляет собой слой атомов углерода, соединённых в одномерную кристаллическую решётку, и обладает прекрасными электро- и теплопроводящими свойствами.
Учёные из США создали слой графена толщиной менее одного нанометра и наложили его на стекло и два различных типа прозрачного пластика. Затем они пропускали через лист переменный ток разной частоты и получали звук.
Испытав различные виды подложек для графена, исследователи пришли к выводу, что наилучший эффект оказывают термоизоляционные материалы, так как в этом случае больше тепла передаётся воздуху. В экспериментальных работах прозрачная пластинка размером чуть больше человеческого ногтя создала звук громкостью до 50 децибелов, что сравнимо с шумом многолюдного офиса.
По словам разработчиков, пока что они использовали только очень небольшую силу тока, поэтому громкость удивительного динамика может быть гораздо выше. Сук также отмечает, что звук можно регулировать, изменяя форму листа, ведь графен очень гибкий.
Пока неясно, можно ли будет использовать новую технологию в электронных устройствах. Были выдвинуты предложения помещать прозрачный громкоговоритель прямо поверх экрана. Но как в таком случае быть с температурой, повышающейся до 80 градусов по Цельсию? Вторая проблема – высокая цена графена. Повсеместное использование этого материала невозможно, пока не будут разработаны технологии его массового производства.
Также по теме:
Безопасное покрытие на основе графена защитило металл от ржавчины
Открыта способность графена восстанавливать свою структуру
Учёные смоделировали материал, способный превзойти графен
