據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，最近幾天，美國(guó)麻省理工學(xué)院的工程師們開(kāi)發(fā)出了一種紙一樣薄的揚(yáng)聲器，它可以將任何表面變成音源。
這種薄膜揚(yáng)聲器產(chǎn)生的音頻失真最小，與傳統(tǒng)揚(yáng)聲器相比只消耗少量的能量研究小組展示了一個(gè)手掌大小的揚(yáng)聲器，重量約為一毛錢(qián)，無(wú)論這種薄膜粘在什么表面上，都可以播放高質(zhì)量的音頻
為了實(shí)現(xiàn)這些特性，研究人員創(chuàng)造了一種看似簡(jiǎn)單的制造工藝，只需要三個(gè)基本步驟，就可以按比例放大，生產(chǎn)出一種超薄揚(yáng)聲器，可以覆蓋汽車(chē)內(nèi)部，也可以覆蓋房間的壁紙這樣，薄膜揚(yáng)聲器就可以在嘈雜的環(huán)境中產(chǎn)生振幅相同，相位相反的聲音，兩種聲音可以相互抵消薄膜揚(yáng)聲器可用于沉浸式娛樂(lè)，如在劇院或主題公園乘車(chē)時(shí)提供三維音頻由于它的輕薄和低功耗，非常適合電池壽命有限的智能設(shè)備
麻省理工學(xué)院有機(jī)納米結(jié)構(gòu)電子實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Vladimir Bulovic說(shuō):薄膜揚(yáng)聲器看起來(lái)像一張薄紙兩個(gè)夾子連接上電源，相關(guān)端口插入電腦的耳機(jī)插孔然后你能聽(tīng)到它的聲音這種體驗(yàn)很神奇它非常便攜，可以在任何地方使用人們只需要提供少量的電力來(lái)運(yùn)行它
布羅西和他的研究同事金池·韓和杰弗里·朗在《IEEE工業(yè)電子學(xué)匯刊》上發(fā)表了這份研究報(bào)告。
全新的方案
或者耳機(jī)音頻系統(tǒng)中的傳統(tǒng)揚(yáng)聲器采用電流輸入，電流通過(guò)線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)磁場(chǎng)振動(dòng)揚(yáng)聲器薄膜，使揚(yáng)聲器薄膜上方的空氣移動(dòng)，從而產(chǎn)生我們聽(tīng)到的聲音相比之下，這款新?lián)P聲器通過(guò)使用壓電材料制成的薄膜簡(jiǎn)化了揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)當(dāng)電壓施加到薄膜上時(shí)，薄膜會(huì)振動(dòng)，從而移動(dòng)其上的空氣并產(chǎn)生聲音
大多數(shù)薄膜揚(yáng)聲器都是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，因?yàn)楸∧け仨氉杂蓮澢拍馨l(fā)出聲音將其安裝在物體表面會(huì)阻礙其振動(dòng)，影響其發(fā)聲能力為了克服這個(gè)問(wèn)題，麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)重新設(shè)計(jì)了薄膜揚(yáng)聲器經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，它不是使整個(gè)薄膜振動(dòng)，而是依靠薄壓電材料上的微圓頂結(jié)構(gòu)每一個(gè)穹頂結(jié)構(gòu)都獨(dú)立振動(dòng)，它們的直徑只有人類(lèi)頭發(fā)絲的幾倍膜的頂部和底部被間隔層包裹，以保護(hù)它們免受安裝表面的影響，同時(shí)，它們可以自由振動(dòng)在日常操作中，相同的間隔層保護(hù)圓頂免受磨損和沖擊，從而提高揚(yáng)聲器的耐用性
為了實(shí)現(xiàn)薄膜揚(yáng)聲器的最佳效果，研究人員使用激光在PET片材上打孔，這是一種輕質(zhì)塑料他們?cè)诖┛譖ET片的底部鋪上一層非常薄的PVDF材料，然后在粘合片上方施加真空，在粘合片下方施加80攝氏度的熱源
由于PVDF材料很薄，真空和熱源的壓力差導(dǎo)致其膨脹，PVDF材料無(wú)法強(qiáng)行穿透PET片材，所以在PET片材的小孔處出現(xiàn)圓頂狀突起之后，研究人員在PVDF材料的另一面鋪設(shè)了一層PET片材，作為穹頂突起和粘接面之間的間隔物
金瀚說(shuō)，這是一個(gè)非常簡(jiǎn)單和直接的過(guò)程如果未來(lái)我們能夠結(jié)合卷對(duì)卷技術(shù)，我們就能夠以高通量的方式生產(chǎn)這些揚(yáng)聲器，這意味著它可以批量制造，并像壁紙一樣覆蓋在墻壁，汽車(chē)或飛機(jī)上
大多數(shù)薄膜揚(yáng)聲器都是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，因?yàn)楸∧け仨氉杂蓮澢拍馨l(fā)出聲音將其安裝在物體表面會(huì)阻礙其振動(dòng)，影響其發(fā)聲能力
高質(zhì)量，低功耗
穹頂高度只有15微米，大約是人類(lèi)頭發(fā)直徑的六分之一振動(dòng)時(shí)，它們只會(huì)上下極化0.5微米每個(gè)穹頂都是一個(gè)獨(dú)立的聲音發(fā)生器，因此需要數(shù)千個(gè)穹頂結(jié)構(gòu)一起振動(dòng)才能產(chǎn)生人類(lèi)聽(tīng)到的聲音
薄膜揚(yáng)聲器的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它的可調(diào)性——研究人員可以改變PET薄片上小孔的直徑，從而控制圓頂結(jié)構(gòu)的大小半徑較大的穹頂結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的聲音較大，但共振頻率較低，是設(shè)備運(yùn)行最有效的頻率，共振頻率較低會(huì)導(dǎo)致音頻失真
在研究人員完善了薄膜揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)后，他們測(cè)試了幾種不同的圓頂尺寸和壓電層厚度，以達(dá)到最佳的組合效果他們將薄膜揚(yáng)聲器安裝在距離麥克風(fēng)30厘米的墻上，并測(cè)試了它的聲壓級(jí)當(dāng)25伏電流以1000赫茲通過(guò)該設(shè)備時(shí)，揚(yáng)聲器將產(chǎn)生66分貝的高質(zhì)量聲音當(dāng)達(dá)到10千赫時(shí)，聲壓級(jí)會(huì)增加到86分貝，與城市交通的音量水平差不多
這種節(jié)能裝置每平方米只需要大約100毫瓦的電力，而普通家用揚(yáng)聲器在相當(dāng)遠(yuǎn)的距離產(chǎn)生類(lèi)似的聲壓可能需要消耗1瓦以上的電力Chihan解釋說(shuō)，由于小穹頂結(jié)構(gòu)不斷振動(dòng)，而不是整個(gè)膜片振動(dòng)，揚(yáng)聲器可以產(chǎn)生足夠高的諧振頻率，從而有效地用于超聲領(lǐng)域，例如:超聲成像，它使用非常高頻率的聲波產(chǎn)生圖像，更高的頻率會(huì)產(chǎn)生更高分辨率的圖像
該設(shè)備還可以像蝙蝠的回聲定位一樣，利用超聲波檢測(cè)房間內(nèi)人員的位置，然后對(duì)聲波進(jìn)行整形，以跟蹤人員的移動(dòng)布羅維奇說(shuō)，如果薄膜振動(dòng)穹頂結(jié)構(gòu)覆蓋有反射表面，就可以用來(lái)創(chuàng)造未來(lái)主義的光顯示技術(shù)如果將膜浸沒(méi)在液體中，振動(dòng)膜可以提供一種攪拌化學(xué)品的新方法，這使得化學(xué)處理技術(shù)比質(zhì)量處理方法消耗更少的能量
Browsey指出，我們已經(jīng)有能力通過(guò)激活可伸縮的物理表面來(lái)精確地產(chǎn)生氣動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，并且這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域是無(wú)限的。
美國(guó)哥倫比亞大學(xué)電氣工程系主任Yannis Misis說(shuō)，我認(rèn)為這是一個(gè)非常有創(chuàng)意的方法利用光刻圖案模板將薄膜堆疊成拱形的策略非常獨(dú)特，這可能會(huì)在揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)中產(chǎn)生一系列新的應(yīng)用
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