新研究推出了具有可调声音指向性的形状可配置MXene热声扬声器- 大数跨境

两江科技评论

2024-04-12

导读：UNIST（韩国蔚山科学技术院）能源与化学工程学院的Hyunhyub Ko教授及其研究团队与韩国化学技术研究院

UNIST（韩国蔚山科学技术院）能源与化学工程学院的Hyunhyub Ko教授及其研究团队与韩国化学技术研究院 (KRICT) 的Ki-Seok An博士团队合作，在开发薄膜型形状可配置扬声器。这些扬声器基于MXene的独特特性，指向性可调的声音方向性，并为快速发展的可穿戴电子产品领域带来了巨大的希望。

图1. 形状可配置、基于MXene的TA扬声器，具有方向性可调的声音生成功能。a) 柔性MXene TA扬声器工作机制示意图。b) 单向厚基板（顶部）和双向超薄基板（中）的概念声压/距离图和声音方向性，以及描绘不同配置的超薄TA扬声器（圆柱形、单轴剪纸、抛物线和球形）的3D声音分布的示意图（底部）。c) 内在变量（HCPUA 和热射流率 [上]）和外在变量（输入功率和距离 [下]）的概念图。d) 照片显示带有超薄（0.8 µm 厚）聚对二甲苯基板的基于MXene的TA扬声器（左；比例尺，2 cm）；与线宽为150 µm（中间；比例尺，500 µm）的织物电极进行可变形和保形接触；和一个大面积 (20 cm × 20 cm) 样本（右；比例尺，5 cm）。

具有庞大振动膜片的传统扬声器由于其庞大的振动膜片而在与可穿戴设备集成时面临限制。然而，该团队的超薄热声 (TA) 扬声器不受这些限制，在该领域展示了巨大的潜力。挑战在于将这些扬声器配置为任意形状，因为它们在机械变形和有限的顺应性下声压级 (SPL) 较低。

为了克服这些挑战，研究团队专注于控制MXene导体单位面积的热容量和基板的热流出率。通过这种方法，他们成功开发了一款基于MXene的超薄TA扬声器，在15 kHz时表现出74.5 dB的高声压级输出，并在14天的时间内保持稳定的声音性能。

图2. 基板厚度对基于MXene的TA扬声器性能的影响。

这项研究的一个关键突破是能够使用聚对二甲苯基板在各种弯曲、扭曲、圆柱形和拉伸剪纸结构中产生双向且与变形无关的声音。聚对二甲苯基板的厚度小于热渗透深度，使得能够生产能够在多个方向输出声音的扬声器，无论其形状如何。

此外，研究人员将他们的创新扩展到基于MXene的超薄、大面积（20 cm × 20 cm）TA扬声器的抛物线型和球形版本的创建。这些扬声器分别展示了声音聚焦和3D全向发声属性，为沉浸式音频体验开辟了新的可能性。

该研究的共同第一作者Jinyoung Kim博士目前就职于著名的佐治亚理工学院，他强调了基于MXene的扬声器的卓越性能。MXene的二维导电特性与聚对二甲苯的可控厚度相结合，能够生产出性能优越的热声扬声器。本研究开发的超薄扬声器生产技术有潜力成为各种可穿戴设备和形状变形引起的声音控制的关键技术。

图3.基于3D MXene的TA扬声器的声音聚焦和全向发声功能。

Hyunhyub Ko教授强调了热声扬声器技术的广泛应用。他指出，“定制设备结构设计并实现变形和方向可调扬声器的能力为便携式和家庭音频系统、主动噪声控制、灵活的主动显示器和沉浸式娱乐系统开辟了可能性。”

该研究成果得到韩国国家研究基金会（NRF）和韩国政府国家科学技术研究委员会（NST）的资助，于2023年11月16日在Advanced Materials上正式发表。

信息源于：unist

【声明】内容源于网络

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