| www.rsc.org

Tермоакустический динамик из листа графена

Схожі повідомлення

Використання графена дозволить перетворити екрани мобільних пристроїв в тривимірні голографічні проектори

Комбінація графена і нітриду бору дозволяє реалізувати ефективне управління променями світла

Графен, виготовлений за допомогою лазера - матеріал для виробництва тонких і гнучких суперконденсаторів

Створені фотоелектричні прилади на основі графену, здатні працювати на терагерцових частотах

Намагнічений графен дозволить збільшити показник щільності зберігання даних в мільйони разів

Останні повідомлення

Китай стал безоговорочным лидером в солнечной энергетике

Ботаники «взломали» ксантофилловый цикл растений

В Индии завершилось строительство крупнейшей в мире солнечной электростанции

В углеродных нанотрубках вода замерзает даже при 105 градусах Цельсия

Китай предлагает построить солнечную электростанцию в чернобыльской зоне

В Техасском университете в Остине (США) созданы термоакустические динамики из… графена. Исследование, результаты которого представлены в журнале Advanced Materials, стало своего рода демонстрацией принципиальной возможности получения лёгких, прозрачных и, конечно, гибких звуковых колонок, не имеющих механических частей.

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. 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.

В отличие от традиционных акустических динамиков (громкоговорителей), основанных на использовании механических движущихся частей для компрессии (сжатия) воздуха и, следовательно, генерирования звуковых волн, принцип функционирования термоакустических устройств базируется на обратимой компрессии воздуха в результате быстрого нагрева и охлаждения рабочего материала с высокой теплопроводностью. Несмотря на то что концепция термоакустических динамиков впервые предложена около ста лет назад, до сих пор не было ни одной практической реализации этой любопытной идеи. Виной всему отсутствие подходящих материалов, а отсюда и методов промышленного производства таких устройств.

Графен - материал, обладающий высокой термической проводимостью и очень низкой теплоёмкостью, вполне может оказаться той палочкой-выручалочкой, что наконец-то позволит реализовать давнюю теоретическую модель. Техасцы показали, что моно- и мультиатомные слои графена способны генерировать термоакустические волны на широком спектре субстратов, влияние которых на его термоакустические свойства также было подвергнуто детальному анализу.

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.

Применив химическое осаждение из газовой фазы (CVD), учёные вырастили на медной фольге моноатомный слой графена, который затем был перенесён на альтернативный прозрачный субстрат методом жидкостного трансфера. Кроме того, было исследовано влияние пористости субстратов на качество звукогенерации. Для проведения полевых испытаний своего термоакустического устройства учёные закрепили электрические провода на слое графена, заблаговременно перенесённого на желаемую подложку, с помощью серебряной пасты. Записывающий микрофон, помещённый напротив образца, в момент подачи напряжения на графен передавал генерируемые им (графеном) частотные колебания напрямую в звуковой анализатор.

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.

Исследование показало способность графеновой звуковой системы работать на гибких полимерных субстратах, изменяя форму которых можно добиться интересных результатов с фокусировкой аудиосигнала, что особенно важно для создания медицинских ультразвуковых приборов с направленным распространением звуковой волны.

Схожі повідомлення

Використання графена дозволить перетворити екрани мобільних пристроїв в тривимірні голографічні проектори

Комбінація графена і нітриду бору дозволяє реалізувати ефективне управління променями світла

Графен, виготовлений за допомогою лазера - матеріал для виробництва тонких і гнучких суперконденсаторів

Створені фотоелектричні прилади на основі графену, здатні працювати на терагерцових частотах

Намагнічений графен дозволить збільшити показник щільності зберігання даних в мільйони разів

Останні повідомлення

Китай стал безоговорочным лидером в солнечной энергетике

Ботаники «взломали» ксантофилловый цикл растений

В Индии завершилось строительство крупнейшей в мире солнечной электростанции

В углеродных нанотрубках вода замерзает даже при 105 градусах Цельсия

Китай предлагает построить солнечную электростанцию в чернобыльской зоне

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль