R&D magazine
2018_268_14
Mednarodno sodelovanje raziskovalcev je razvilo novo nosljivo tehnologijo, ki lahko človeško kožo pretvori v zvočnik, napredek, ki bi lahko pripomogel k motnjam sluha in govora.
Raziskovalci, ki so bili povezani z Nacionalnim inštitutom za znanost in tehnologijo Ulsan (UNIST), so razvili ultratanke, prozorne in prevodne hibridne nanomembrane z debelino nanometra, ki obsegajo ortogonalno položene nanožice iz srebra, vgrajene v polimerni matriki.
Ta vsebina je samo za naročnike
Ekipa je nato demonstrirala nanomembrano tako, da jo je pretvorila v zvočnik, ki se lahko poveže s skoraj vsako površino, da proizvaja zvok.
Raziskovalci so ustvarili podobno napravo, ki deluje kot mikrofon in jo lahko priključite na pametne telefone in računalnike za odklepanje glasovno aktiviranih varnostnih sistemov.
V zadnjih letih so znanstveniki uporabili polimerne nanomembrane za nastajajoče tehnologije, ker so izredno fleksibilne, ultra lahke in samolepilne. Vendar pa se tudi zlahka trgajo in ne kažejo električne prevodnosti.
Da bi zaobšli te omejitve, so raziskovalci UNIST-a v nanomembrano na osnovi polimerov vgradili mrežo srebrnih nanožic, ki je omogočila predvajanje skoraj nevidnega na kožo prilepljenega zvočnika in mikrofona.
“Naši ultratanki, prozorni in prevodni hibridni NM-ji omogočajo konformen stik s krivočrtnimi in dinamičnimi površinami brez pokanja ali uničenja”, je dejal Saewon Kang, študent doktorskega programa za energetiko in kemijsko tehnologijo pri UNIST-u, ki je prvi avtor študije. Kang je še dejal: “Te plasti lahko zaznajo zvoke in zvočne vibracije, ki jih proizvajajo triboelektrični* napetostni signali, ki ustrezajo zvokom, kar bi bilo mogoče nadalje raziskati za različne potencialne aplikacije, kot so zvočne vhodne / izhodne naprave.”
Ekipa je uspela izdelati nanomembranske zvočnike in mikrofone, ki uporabljajo hibridne nanomembrane, tako da so zaradi oblike in konformne kontaktne sposobnosti nevsiljivi.
“Največji preboj našega raziskovanja je razvoj ultratankih, prozornih in prevodnih hibridnih nanomembran z debelino nanosa, manj kot 100 nanometrov”, je dejal profesor Hyunhyub Ko iz šole za energetiko in kemijsko tehnologijo UNIST-a. “Te izjemne optične, električne in mehanske lastnosti nanomembrane omogočajo prikaz skoraj nevidnega zvočnika in mikrofona.”
Zvočniki oddajajo termoakustični zvok z oscilacijo inducirano s temperaturo okoliškega zraka. Periodično Joulovo segrevanje ki nastane, ko električni tok poteka skozi vodnik, povzroča toploto, kar vodi do nihanj temperature.
Za mikrofon se lahko hibridna nanomembrana vstavi med elastične folije z majhnimi vzorci, da se zaznava zvok in vibracija žic na osnovi triboelektrične napetosti, ki je posledica stika z elastičnimi filmi.
Nova tehnologija bi sčasoma lahko bila opremljena z nosilnimi senzorji interneta stvari, pa tudi s konformnimi zdravstvenimi pripomočki. Senzorje lahko pritrdimo na vrat govorca, da zaznavamo vibracije glasilk in jih pretvorimo v silo trenja, ki nastane zaradi nihanja prozornega prevodnega nanotkanine v električno energijo.
Študija je bila objavljena v Applied Sciences in Engineering.
*Triboelektrična napetost nastane takrat, ko nek material drgnemo ob drug material. Tak primer je drgnjenje plastičnega glavnika ob blago, ko nastane triboelektrična napetost.
