211service.com
Den första Graphene-ljudhögtalaren överträffar enkelt traditionella mönster
De flesta högtalare arbetar med ett membran som skapar tryckvågor i luften genom att mekaniskt vibrera. För mänsklig hörbarhet bör en idealisk högtalare eller hörlurar generera en konstant ljudtrycksnivå från 20 Hz till 20 kHz, d.v.s. den bör ha ett platt frekvenssvar, säger Qin Zhou och Alex Zettl som båda är vid University of California, Berkeley.
Idag avtäcker de här killarna en högtalare i hörlursstorlek som mer eller mindre matchar detta krav. Det som är ovanligt med den här högtalaren är att membranet är tillverkat av några lager grafen, kycklingtrådsmaterialet i kol som revolutionerar allt från transistordesign till partikelfysikexperiment.
Den nya högtalaren är enkel. Den består av ett grafenmembran inklämt mellan ett par elektroder som skapar ett elektriskt fält. När detta fält oscillerar får det grafenet att vibrera också och detta genererar ljud.
Det som är extraordinärt med den nya enheten är dess prestanda. Grafenhögtalaren, med nästan ingen specialiserad akustisk design, presterar jämförbart med ett högkvalitativt kommersiellt headset, säger Zhou och Zettl.
Skälen är enkla. Membranet i alla högtalare är i huvudsak en enkel harmonisk oscillator med en inneboende massa och återställande kraft som bestämmer hur den vibrerar vid olika frekvenser. De flesta membran behöver dämpas för att bredda frekvensområdet över vilka de fungerar. Men, som Zhou och Zettl påpekar, blir dämpningsteknik snabbt komplex och dyr och ger oundvikliga kraftineffektiviteter.
Ett sätt att minska mängden dämpningsteknik som krävs är att göra membranet mycket tunt och lätt med en liten fjäderkonstant så att luften själv dämpar dess rörelse. Men det har alltid varit en knepig framtid med tanke på hur svaga och ömtåliga de flesta material blir när de är tunna.
Det är därför grafen är den idealiska kandidaten. Den är elektriskt ledande, har extremt liten masstäthet och kan konfigureras för att ha mycket liten effektiv fjäderkonstant, säger Zhou och Zettl. Och, så klart, den är också väldigt stark.
Dessa killar har skapat en högtalare med en tunn film av grafen bara 30 nm tjock och 5 mm i diameter som diafragma. Och de har jämfört dess prestanda med en konventionell Sennheiser MX-400 hörlur med lovande resultat. Även utan optimering kan högtalaren producera utmärkt frekvenssvar över hela hörbara regionen (20 Hz~20 KHz), jämförbar med eller överlägsen prestanda hos kommersiella motsvarigheter med konventionell design, säger de.
Det är ett praktiskt resultat. Det bästa av allt är att den luftdämpade grafenen omvandlar det mesta av sin energi till ljud och är därför extremt energieffektiv. Det kommer att vara användbart för mobila enheter där energiförbrukningen är avgörande
Så det är inte svårt att föreställa sig att hörlurar som använder grafen kommer att finnas tillgängliga på kort sikt och kan komma att dominera marknaden på lång sikt. Värt att hålla örat öppet för.
Ref: http:// arxiv.org/abs/1303.2391 : Elektrostatisk grafenhögtalare