Den første Graphene-lydhøjttaler overgår nemt traditionelle designs

De fleste højttalere arbejder ved hjælp af en membran, der skaber trykbølger i luften ved mekanisk at vibrere. For menneskelig hørbarhed bør en ideel højttaler eller øretelefon generere et konstant lydtrykniveau fra 20 Hz til 20 kHz, dvs. den skal have en flad frekvensgang, siger Qin Zhou og Alex Zettl, som begge er ved University of California, Berkeley.

I dag afslører disse fyre en højttaler i øretelefonstørrelse, der mere eller mindre matcher dette krav. Hvad der er usædvanligt ved denne højttaler er, at membranen er lavet af et par lag grafen, kulstof-kyllingetrådsmaterialet, der revolutionerer alt fra transistordesign til partikelfysiske eksperimenter.

Den nye højttaler er enkel. Den består af en grafenmembran klemt mellem et par elektroder, der skaber et elektrisk felt. Når dette felt svinger, får det også grafen til at vibrere, og dette genererer lyd.

Det ekstraordinære ved den nye enhed er dens ydeevne. Grafenhøjttaleren, næsten uden noget specialiseret akustisk design, yder sammenligneligt med et kommercielt headset af høj kvalitet, siger Zhou og Zettl.

Årsagerne er ligetil. Membranen i enhver højttaler er i det væsentlige en simpel harmonisk oscillator med en iboende masse og genopretningskraft, der bestemmer den måde, den vibrerer ved forskellige frekvenser. De fleste membraner skal dæmpes for at udvide frekvensområdet, som de udfører. Men, som Zhou og Zettl påpeger, bliver dæmpningsteknik hurtigt kompleks og dyr og producerer uundgåelige strømineffektiviteter.

En måde at reducere mængden af ​​dæmpningsteknik på er at gøre membranen meget tynd og let med en lille fjederkonstant, så luften selv dæmper dens bevægelse. Men det har altid været en vanskelig udsigt i betragtning af, hvor svage og skrøbelige de fleste materialer bliver, når de er tynde.

Derfor er grafen den ideelle kandidat. Den er elektrisk ledende, har ekstrem lille massetæthed og kan konfigureres til at have en meget lille effektiv fjederkonstant, siger Zhou og Zettl. Og det er selvfølgelig også meget stærkt.

Disse fyre har skabt en højttaler ved hjælp af en tynd film af grafen kun 30 nm tyk og 5 mm i diameter som mellemgulvet. Og de har sammenlignet dens ydeevne med en konventionel Sennheiser MX-400 øretelefon med lovende resultater. Selv uden optimering er højttaleren i stand til at producere fremragende frekvensrespons på tværs af hele det hørbare område (20 Hz~20 KHz), der kan sammenlignes med eller overlegen ydeevnen hos kommercielle modparter med konventionelt design, siger de.

Det er et praktisk resultat. Det bedste af det hele er, at den luftdæmpede grafen omdanner det meste af sin energi til lyd og er derfor ekstremt energieffektiv. Det vil være nyttigt for mobile enheder, hvor energiforbruget er afgørende

Så det er ikke svært at forestille sig, at høretelefoner, der bruger grafen, vil være tilgængelige på kort sigt og kan komme til at dominere markedet på lang sigt. Værd at holde øret åbent for.

Ref: http:// arxiv.org/abs/1303.2391 : Elektrostatisk Graphene højttaler

skjule