De eerste grafeen-audioluidspreker overtreft gemakkelijk traditionele ontwerpen

De meeste luidsprekers werken met een diafragma dat drukgolven in de lucht creëert door mechanisch te trillen. Voor menselijke hoorbaarheid zou een ideale luidspreker of oortelefoon een constant geluidsdrukniveau van 20 Hz tot 20 kHz moeten genereren, d.w.z. het moet een vlakke frequentierespons hebben, zeggen Qin Zhou en Alex Zettl, beiden verbonden aan de University of California, Berkeley.

Vandaag onthullen deze jongens een luidspreker ter grootte van een oortelefoon die min of meer aan deze eis voldoet. Het ongebruikelijke aan deze luidspreker is dat het diafragma is gemaakt van een paar lagen grafeen, het koolstofkippengaasmateriaal dat een revolutie teweegbrengt in alles, van transistorontwerp tot deeltjesfysica-experimenten.

De nieuwe luidspreker is eenvoudig. Het bestaat uit een grafeenmembraan dat is ingeklemd tussen een paar elektroden die een elektrisch veld creëren. Als dit veld oscilleert, gaat het grafeen ook trillen en ontstaat er geluid.

Wat buitengewoon is aan het nieuwe apparaat, zijn de prestaties. De grafeen-luidspreker, met bijna geen gespecialiseerd akoestisch ontwerp, presteert vergelijkbaar met een commerciële headset van hoge kwaliteit, zeggen Zhou en Zettl.

De redenen zijn duidelijk. Het diafragma in elke luidspreker is in wezen een eenvoudige harmonische oscillator met een inherente massa en herstellende kracht die bepalen hoe het trilt bij verschillende frequenties. De meeste diafragma's moeten worden gedempt om het frequentiebereik waarover ze presteren te verbreden. Maar, zoals Zhou en Zettl opmerken, dempingstechniek wordt al snel complex en duur en leidt tot onvermijdelijke stroominefficiënties.

Een manier om de benodigde hoeveelheid dempingstechniek te verminderen, is door het diafragma erg dun en licht te maken met een kleine veerconstante, zodat de lucht zelf zijn beweging dempt. Maar dat is altijd een lastig vooruitzicht geweest, gezien hoe zwak en kwetsbaar de meeste materialen worden als ze dun zijn.

Daarom is grafeen de ideale kandidaat. Het is elektrisch geleidend, heeft een extreem kleine massadichtheid en kan worden geconfigureerd om een ​​​​zeer kleine effectieve veerconstante te hebben, zeggen Zhou en Zettl. En natuurlijk is het ook erg sterk.

Deze jongens hebben een luidspreker gemaakt met behulp van een dunne film van grafeen van slechts 30 nm dik en 5 mm in diameter als diafragma. En ze hebben de prestaties vergeleken met een conventionele Sennheiser MX-400-oortelefoon met veelbelovende resultaten. Zelfs zonder optimalisatie kan de luidspreker een uitstekende frequentierespons produceren over het hele hoorbare gebied (20 Hz ~ 20 KHz), vergelijkbaar met of superieur aan de prestaties van conventionele commerciële tegenhangers, zeggen ze.

Dat is een handig resultaat. Het beste van alles is dat het luchtgedempte grafeen het grootste deel van zijn energie omzet in geluid en dus extreem energiezuinig is. Dat is handig voor mobiele apparaten waarbij energieverbruik cruciaal is

Het is dus niet moeilijk voor te stellen dat oortelefoons met grafeen op korte termijn beschikbaar zullen zijn en op lange termijn de markt kunnen gaan domineren. De moeite waard om een ​​oor voor open te houden.

Referentie: http:// arxiv.org/abs/1303.2391 : Elektrostatische grafeen luidspreker

zich verstoppen