Вчені розробили ультразвукові високочутливі мікрофони
Графен, технологічна інновація Манчестерського університету, який отримав Нобелівську премію з фізики в 2010 році, дуже швидко знайшов застосування в різних галузях промисловості. В даний час його використовують для розробки сенсорних дисплеїв, пристроїв для очищення води, а також сучасних контактних лінз нічного бачення.
Цього року диво-матеріал ліг в основу ще однієї технічної інновації. Вчені створили мікрофон, що володіє в 32 рази більшу чутливість, ніж стандартні пристрої. Новий винахід було описано в журналі 2D Materials.
компактні репродуктори
За своєю комплектації мікрофони мають багато спільного з гучномовцем. По суті, вони і є ті ж самі репродуктори, однак працюють в зворотному напрямку, перетворюючи звук в електричний струм. Коли ви вимовляєте мова, в сторону мікрофона поширюються хвилі. Вони викликають вібрації мембрани пристрої, які, в свою чергу, передаються на металеву котушку. Потім починається дія електромагнітних сил, що передаються через постійний магніт. Вони змушують котушку робити коливальні рухи. На основі цих дій починає генеруватися електричний струм, який поступово переміщається до підсилювача або пристрою запису звуку.
чутлива плівка
Зазвичай мембрана виготовляється з нікелю, але в цьому дослідженні даний матеріал був замінений графеном. Як пояснив Марко Спасеновіч, автор наукової статті, в своїй заяві, фізико-механічні властивості речовини роблять його ідеальним вибором для створення конструкційного елемента мікрофона. «Ми хотіли показати, що графен має потенціал в розвитку сучасних технологій. З огляду на малу вагу, виражену гнучкість і високу механічну міцність, він буквально проситься стати звукопоглинальним матеріалом мембрани », - зазначив дослідник.
Графенових мембрану вирощували на основі нікелевої фольги за допомогою процесу, відомого як хімічне осадження з парової фази (CVD). Цей процес є взаємодія газоподібних речовин з підкладкою. Після того як пари почали кристалізуватися, утворюючи графен, нікель поступово видалили.
тестування
Продуктивність мікрофона, як правило, тестується і вимірюється шляхом реєстрації серії звукових хвиль в певному діапазоні частот (від 10 до 24 Гц). При цьому відслідковуються вібрації мембрани. Чим більше вони збігаються з перепадами звукових хвиль, тим чутливішим вважається мікрофон. Результати тестування графенових мембран помітно відзначилися від перевірки стандартних нікелевих виробів. Новий матеріал показав свою високу чутливість - він проявив реакцію на звукові хвилі частотою до 11 кілогерц.
Дослідники також змоделювали мембрану, що складається з трьохсот шарів графену. Вони припустили, що і без того високочутливі плівки при з`єднанні стануть ще більш сприйнятливими до звукових хвиль. Однак поки що модель знаходиться лише на експериментальному рівні. За попередніми розрахунками вчених, вона зможе реагувати на ультразвукові хвилі частотою до одного мегагерци.
У будь-якому випадку це дослідження показує, що за допомогою графена в майбутньому, ймовірно, почнуть виготовлятися високочутливі мікрофони. Такі пристрої зможуть поширювати звук, передаючи в ньому навіть найдрібніші деталі.
