Учени създадоха говорител тънък, колкото лист хартия

Снимка: MIT (Felice Frankel)

Инженерите на MIT са разработили тънък като хартия високоговорител, който може да превърне всяка повърхност в активен аудио източник. Този тънкослоен високоговорител произвежда звук с минимално изкривяване, като използва малка част от енергията, необходима на традиционния високоговорител. Високоговорителят с размер на ръка, демонстриран от екипа, който тежи колкото стотинка, може да генерира висококачествен звук, независимо към каква повърхност е залепен.

За да постигнат тези свойства, изследователите са пионер в измамно проста техника за производство, която изисква само три основни стъпки и може да бъде увеличена, за да произведе ултратънки високоговорители, достатъчно големи, за да покрият вътрешността на автомобила или да покрият стените на стая.

Използван по този начин, тънкослойният високоговорител може да осигури активно потискане на шума в шумна среда, като пилотска кабина на самолет, като генерира звук със същата амплитуда, но противоположна фаза; двата звука се отменят взаимно. Гъвкавото устройство може да се използва и за забавление, може би чрез предоставяне на триизмерно аудио в театър или разходка в тематичен парк. И тъй като е леко и изисква толкова малко количество енергия за работа, устройството е много подходящо за приложения на интелигентни устройства, където животът на батерията е ограничен.

Високоговорителят има достатъчно висока резонансна честота, за да може да се използва ефективно за ултразвукови приложения, като изображения, обяснява Хан. Ултразвуковото изображение използва много високочестотни звукови вълни за създаване на изображения, а по-високите честоти дават по-добра разделителна способност на изображението.

Устройството може също да използва ултразвук, за да открие къде стои човек в стаята, точно както правят прилепите, използвайки ехолокация, и след това да оформя звуковите вълни, за да следват човека, докато се движи, казва Булович. Ако вибриращите куполи на тънкия филм са покрити с отразяваща повърхност, те биха могли да се използват за създаване на модели на светлина за бъдещи технологии на дисплея. Ако бъдат потопени в течност, вибриращите мембрани биха могли да осигурят нов метод за разбъркване на химикали, позволявайки техники за химическа обработка, които могат да използват по-малко енергия от методите за обработка на големи партиди.

„Удивително е да вземете нещо, което прилича на тънък лист хартия, да прикрепите към него две скоби, да го включите в порта за слушалки на компютъра си и да започнете да чувате звуци, излъчващи се от него. Може да се използва навсякъде. Човек се нуждае само от малко електрическа енергия, за да го управлява“, казва Владимир Булович, председател на Fariborz Maseeh по новите технологии, ръководител на лабораторията за органична и наноструктурирана електроника (ONE Lab), директор на MIT.nano и старши автор на статията.

Екипът тества тънкослойния си високоговорител, като го монтира на стена на 30 сантиметра от микрофон, за да измери нивото на звуковото налягане, записано в децибели. Когато 25 волта електричество са прекарани през устройството при 1 килохерц (скорост от 1000 цикъла в секунда), високоговорителят произвежда висококачествен звук при разговорни нива от 66 децибела. При 10 килохерца нивото на звуковото налягане се увеличи до 86 децибела, приблизително същото ниво на звука като градския трафик.

Енергийно ефективното устройство изисква само около 100 миливата мощност на квадратен метър площ на високоговорителя. За разлика от тях, средният домашен високоговорител може да изразходва повече от 1 ват мощност, за да генерира подобно звуково налягане на сравнимо разстояние.

„Имаме способността да генерираме прецизно механично движение на въздуха чрез активиране на физическа повърхност, която е мащабируема. Възможностите за използване на тази технология са неограничени“, казва Булович.

Булович пише статията с водещия автор Джинчи Хан, постдокторант в ONE Lab, и със старши автор Джефри Ланг, професор по електротехника във Vitesse. Изследването е публикувано в IEEE Transactions of Industrial Electronics.