科技快讯丨新型语音智能交互系统——贴在皮肤上的扬声器和麦克风- 大数跨境

两江科技评论

2018-08-03

导读

ENTER TITLE

近日，韩国蔚山国家科学技术研究院的Saewon Kang教授和Seungse Cho教授研究团队，开发了一种可贴在皮肤上的纳米扬声器和麦克风，它是由超薄、透明、导电的混合纳米薄膜构成，具有优异的电声性能。该研究以“Transparent andconductive nanomembranes with orthogonal silver nanowire arrays forskin-attachable loudspeakers and microphones”为题，发表2018年8月1日的《Science Advances》期刊上。

背景介绍

扬声器是日常生活中十分常用的电声器件，广泛应用于电话、电脑、 KTV以及家庭影院等。早期扬声器的代表是爱迪生发明的留声机；随后，各种形态各异的喇叭、音响逐步进入到我们的生活，让人们有机会享受极致的音乐体验。近年来，随着移动智能终端的普及，扬声器不仅仅需要追求更好的音质，智能化、紧凑化、方便携带等特质也逐渐成为各大扬声器厂商关注的焦点。

随着智能时代的到来，新一代的扬声器已经朝着可穿戴的方向发展和改进。特别是随着 “物联网”的快速发展，人的声音已成为实现智能交互的重要信息。扬声器、麦克风等电声器件作为人机交互应用的关键技术，已经引起了极大的关注，如语音安全、无人机和机器人的控制、人工智能通信以及多种语音识别系统。对于这些应用，智能可穿戴声学器件需要更加先进灵活、便携小型化的元件，用以采集或播放声音。此外，为了更加便利和美观，现在可穿戴电子产品应当具备超薄、轻便和透明的特性。目前，各种模仿人类感官的电子器件已经被研制出来，如用于触觉感应的电子皮肤（E-skin）、用于听觉感应的人造基底膜和会说话的人工喉咙；但是，智能时代还需要一款集扬声器、麦克风为一体的可穿戴式电声器件。

创新及结论

在本项研究中，研究人员展示了一种超薄、透明、导电的混合纳米薄膜，它是由嵌入在聚合物基质中的正交银纳米线阵列组成。这种混合纳米薄膜可以显著地提高超薄聚合物纳米薄膜的电声和力学性能，并且可以紧密贴附于人体皮肤上，不会产生任何开裂或破裂。

作为验证，他们研制了一种可贴附皮肤的纳米薄膜扬声器，它具有较强的热-声转换能力，最高能够发出1.3Pa的声音。他们还介绍了一种可穿戴的透明NM麦克风，它利用一种微型锥体结构（micropyramid-patterned）制备出的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜，可由摩擦电压信号精确地检测声音的产生和振动，对声音的传感能力十分出色。此外，研究人员还基于这种纳米麦克风开发出一套个人语音安全系统，能够准确识别用户的声音。该研究为智能声学系统所需的电声器件提供了新的方案，可进一步扩展到可穿戴传感器和医疗保健器件。

可以预见，这种纳米薄膜将为电声技术的发展带来无限的可能。一个大胆的假设是我们熟悉的名侦探柯南的“变声器”，只要用上它，不仅可以将人的声音采集下来，还可以实时地播放经过处理的声音，并且与皮肤融为一体，真正做到“发声于无形”。不仅如此，相信在不久的将来，手机屏幕本身就可以作为扬声器和听筒，从而省去了现在手机中复杂的声学模块，说不定还能做成“透明手机”呢。