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图片来源:Ulsan National Institute of Science and Technology/Science Advances

过去数年里,已有多种纳米材料被用于扬声器和麦克风。纳米颗粒已经取代了原来用在扬声器中永磁体,碳纳米管薄膜也在这些产品中广为使用。当然,有人尝试石墨烯用在麦克风中以再现原声

目前,韩国蔚山国家科学技术研究所UNIST的研究人员用银纳米线制做出了一种纳米膜,来作为柔性扬声器或麦克风。这种纳米膜制作的扬声器可以附着在皮肤上,研究人员对其进行了展示,并用它播放了帕格尼尼的La Campanella乐曲中的最后一个乐章。

Science Advances期刊上介绍了他们的研究成果。他们在聚合物基纳米膜中嵌入了一个银纳米线网络。决定使用银纳米线而不是过去使用的其他类型的纳米材料因为将纳米线杂化聚合物相对容易。

此外,据那篇论文的共同作者、UNIST副教授Hyunhyub Ko所说,研究人员选择使用纳米线,还有一个原因是在无支撑使用时纳米级厚度石墨烯和碳纳米管等其他材料所具有的机械强度不及纳米线。这个厚度因素是他们进行材料选择时一个关键考虑因素

我们研究的最大突破是开发出了厚度小于100纳米的超薄、透明和导电混合纳米膜”,Ko说,“纳米膜具有出色的光学、电气和机械性能,使得我们能够制造和展示这样的可附着在皮肤上且不会被感觉到的扬声器和麦克风。”

纳米膜扬声器通过温差引起的周围空气的振荡发出热声声音来工作。当电流通过导体并产生热量时,发生的周期性焦耳加热就会导致这些振荡。

至于麦克风,混合纳米膜像三明治一样夹在带有微小图案的弹性薄膜之间。这样,纳米膜就可以根据与弹性薄膜接触产生的摩擦电压精确地检测声音和声带的振动。在这些扬声器和麦克风中,银纳米线既能导电,又能使纳米膜在无支撑的状态下也有足够的强度。

研究人员表示,虽然研究人员通过在皮肤上应用纳米膜薄膜来展示了这项技术,但这可能并不很实用。这是因为热声扬声器的性能与扬声器的尺寸温度变化成比例。如果它直接附着在皮肤上,则在需要产生大声音时,单位面积的输入功率需要达到很大的值

Ko补充说:“若要达到能商业应用的程度纳米膜的机械耐久性以及扬声器和麦克风的性能都需要进一步提

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