液中焚烧炉
美国研究人员利用石墨烯制作了一种新型的薄膜扬声器,这种扬声器有着跨越整个音频范围(20赫兹-20千赫兹)的频率响应,并且有着优异的低功耗性能。而这些特性,完全是源于材料的特殊性,而并非借助独特的设计获得。基本原理
石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,它是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料。这种材料具有优异的透光性,吸收率仅为2.3%,导热系数高达5300 W/m·K,同时也是目前世上电阻率最小的材料。这种扬声器,主要是利用了这种薄膜材料的机械性能和导电性能。其原理如图1所示。
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测量电池内阻图1 石墨烯薄膜扬声器结构示意图 |
肽链合成 |
扩音器通过振动一层极薄的石墨烯隔膜来工作。当声波在空气中传播时,声波的振动在周围空气中产生压力波,并且,其频率依赖于声音的频率。人类的耳朵能探测到介于20赫兹(极低的音调)和20千赫兹(极高的音调)之间的频率。由于石墨烯薄膜的质量极小,因此,其本身的惯性对频率共振的影响差异也极小。从而,在人类的可听频率范围内,石墨烯薄膜有着相当均匀的频率响应。
工艺技术
来自伯克利(Berkeley)的研究人员采用化学蒸汽沉积的方法,制作了30纳米厚、7毫米宽的石墨烯薄膜;将这片石墨烯夹在两个涂有二氧化硅的驱动多孔硅电极之间,以防止石墨烯在非常大的驱动振幅下意外短路。
当电极通电之后,产生的静电力使得石墨烯片振动,进而产生声音。通过改变所加电能的大小,就会产生不同的声音。如前面所述,这些声音能被人耳轻易的捕捉到,同时也有着高保真度。
经过测试,这种扬声器(核心部件)的性能,不输于ofp002高质量的商业耳机(Sennheiser® MX-
400)。mavs同时,由于石墨烯膜很薄,扬声器不需要人工阻尼(与商业配置不同)来消除系统的某些干扰频率,而仅有空气阻尼所造成的减幅。这使得这种器件能在几纳安培的电流下运行,因而消耗了远少于传统扩音器所需的能量。