Графен, благодаря невероятно легкому весу и впечатляющей прочности, может стать идеальным решением для производства чрезвычайно эффективных аудиоустройств. Особенно наушники.

Следите за разработкой любого технологического устройства в 20-м и 21-м веках, и вы, несомненно, увидите сдвиг в размерах и эффективности.

Возьмите в качестве примера телевизоры, массивные громоздкие устройства с электронно-лучевыми трубками были заменены на более тонкие конструкции с плоским экраном. В дополнение к этому похудению, значительное увеличение эффективности и снижение энергопотребления позволили экранам стать больше, чем когда-либо прежде.

Теперь использование графена может привести к аналогичной революции в акустических и аудиосистемах.

В настоящее время проблема с наушниками, даже некоторыми из самых передовых на рынке, заключается в том, что потребляемая ими электрическая энергия в основном теряется из-за нежелательного тепла. В качестве яркого примера этого, лаборатории Беркли заявляют, что многие наушники внутреннего уха теряют до 90% энергии, которую они потребляют на нагревание, и только 10% преобразуются в звуковую энергию.

Эта потеря тепла возникает из-за того, как работают колонки и подобные устройства. Электрический ток приводит в движение механическую диафрагму, воспроизводя звук.

Ключ к решению этой проблемы – сделать эту диафрагму максимально тонкой. Уменьшение массы диафрагмы также обеспечивает демпфирование, в котором нуждается динамик – который, как правило, также требует мощности, – естественно, посредством сопротивления воздуха.

Чтобы сделать это, исследователи экспериментировали с множеством альтернативных материалов для адаптации для использования в колонках и наушниках, в том числе, довольно странным образом, из дерева и свиного кишечника!

Неудивительно, что графен был выделен как материал, который может обеспечить повышенную производительность в аудиоустройствах, если из него будет изготовлена ​​диафрагма.

Стартап Candian, Ora Audio Inc, основанная доктором Робертом-Эриком Гаскеллом и Ари Пинкасом, является лишь одной из компаний, рассматривающих графен как платформу, на которой строится будущее звука. Их наушники GrapheneQ (GQ) основаны на работе профессора SonBinh Nguyen, Северо-Западного университета, который разработал метод масштабирования листов графена с выдающимся качеством.

Несмотря на то, что инженерное мастерство, заложенное в облегченную конструкцию наушников GQ, нельзя преуменьшать, именно материальные качества графена обеспечивают его впечатляющие характеристики.

Без сомнения, наиболее захватывающим аспектом технологии являются уникальные механические свойства, которые она сохраняет. Такой жесткий материал очень редко бывает таким легким. Эта редкая комбинация высокой жесткости и низкой плотности делает некоторые довольно крутые вещи в звуковом мире.

Ари Пинкас, Ora Audio Inc

Графен и аудиотехнология

Графен является проводником электричества, что делает его идеальным для использования в качестве механического резонатора. Цинь Чжоу и А. Цеттл из Отдела материаловедения Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли, Калифорния, отмечают, что миниатюрный электростатический громкоговоритель на основе графена также обеспечивает превосходную частотную характеристику во всем регионе для человеческого уха. Производительность, соответствующая или превосходящая большинство имеющихся в продаже аудио наушников.

Чтобы представить это в контексте, возвращаясь к расчетам Berkeley Labs, они говорят, что наушники на основе графена могут использовать до 99% энергии, которую они потребляют, для преобразования в звуковую энергию.

«Подавляющее большинство наших усилий было направлено на развитие нашей технологии материаловедения и обеспечение того, чтобы ее внедрение дало те уровни реалистичного реализма, которые ожидаются от свойств графена« Супермен », Пинка объясняет. Уникальная конструкция Ora заключается в том, что чешуйки графена размещены в тысячах слоев, связанных с агентами, которые сшивают его, а не просто в виде слоев толщиной в один атом.

Пинка также знает, что его компания, будучи стартапом, должна играть на своих собственных сильных сторонах – точно так же, как их устройства играют на том же уровне, что и на графене, – если они собираются конкурировать с «большими парнями» аудиоиндустрии.

Мы в основном группа химиков, материаловедов, аудиоинженеров … в Оре не так много маркетологов. В настоящий момент мы планируем сосредоточить наши усилия на включении наших запатентованных графеновых материалов в следующее поколение потребительских устройств – мы уже тесно сотрудничаем с крупными брендами, которые платят нам за разработку решений для их наушников, Fi твиттеры, телевизоры, умные динамики, ноутбуки и даже смартфоны.

Ари Пинкас, Ora Audio Inc

Источники и дополнительные материалы

Мрэз. S. J, [2020]«Графеновая мембрана могла революционизировать динамики», Конструкция машины, https://www.machinedesign.com/mechanical-motion-systems/article/21126777/graphene-membrane-could -revolutionize-колонки

Чжоу. Q, Zettl. A, [2013]«Электростатический графеновый громкоговоритель», Zettl Group, http://research.physics.berkeley.edu/zettl/projects/graphene_loudspeaker/speaker.html

[194590

Source link