超薄薄膜可以取代当今扬声器中沉重且耗电的组件，使未来的扬声器更轻、更可持续。这不仅可以减轻在体育场和音乐厅堆放扬声器时的舞台技术和道路问题，更重要的是还可以减少私人家庭数百万倍的电力消耗。音响系统大多是磁力驱动，需要大量电力。在大型活动中，功率水平达到数十万瓦并不罕见。同时，家用环绕声装置（家庭音乐或家庭影院系统）的功耗也不是不可忽视的。
萨尔大学智能材料系统实验室和萨尔布吕肯ZeMA（机电一体化和自动化技术中心）的Stefan Seelecke教授及其研究团队正在开发的新技术明显更加节能。他们的技术不依赖于昂贵且难以获得的材料；它所需要的只是一层硅胶片、一些炭黑 和一个智能控制单元。这些基于薄膜的新型驱动系统为制造具有全新形状的扬声器提供了可能性。“我们由介电弹性体制成的智能材料系统为重新思考我们在声学领域的许多知识提供了机会。”Stefan Seelecke教授说。可应用范围非常广泛。例如，薄膜可以集成到壁挂式纺织品中以主动消除环境噪音，或者如果戴在身上，它们可以发出声音信号。萨尔布吕肯的研究团队将在今年的汉诺威工业博览会上展示他们的技术，并将寻找商业和工业合作伙伴一起研究和开发用于新应用的技术。
该技术基于涂有导电层的有机硅薄膜，以制造只需要非常低的电力水平即可工作的介电弹性体。通过改变施加的电场，研究团队可以使弹性体高频振动或执行连续可变的弯曲运动。如果弹性膜卷起，它可以用作新型扬声器驱动器，取代驱动扬声器膜的重型、耗能的电磁铁或永磁体，同时仍提供丰富的低音频率。
“高度柔韧性的炭黑基电极层印在硅胶膜的两面，”Paul Motzki教授解释说，他作为Seelecke团队的博士后研究员在这一领域进行了研究。“如果我们对弹性体施加电压，电极会相互吸引，压缩聚合物并使其向侧面膨胀，从而增加其表面积。”Motzki现在在萨尔大学和ZeMA担任智能材料系统创新生产的跨机构教授，他在那里领导研究领域“智能材料系统”。因为它们以这种方式收缩，聚合物薄膜也被称为人造肌肉。每次它们改变形状时，薄膜的电容也会改变。每个电容值对应于薄膜的特定位置。薄膜本质上成为它自己的传感器。通过将测量数据与智能算法相结合，该团队可以对极快的运动序列进行编程，从而精确控制弹性体薄膜行为。
如果几个振动频率相互叠加，该薄膜也可以产生单独的声学音调甚至多个音调——将弹性膜变成自己的扬声器。“根据应用的不同，我们可以同时将薄膜用作驱动系统和声音发生器。我们可以开发具有新颖形状和设计的技术解决方案，这些解决方案也非常紧凑，只有几毫米厚。”Sophie Nalbach解释说，她在Seelecke教授的小组中从事智能薄膜工作，作为她博士论文工作的一部分，现在是ZeMA“智能材料系统”研究领域的小组负责人。虽然薄膜不能达到传统扬声器的性能，但它们可以融入纺织品中发出声音信号。
这里讨论的技术已经在几个博士研究项目中进行了研究和开发。研究结果已作为论文发表在各种科学期刊上。这项研究工作也得到了许多来源的支持。例如，萨尔州政府通过BEAT项目（与萨尔州Stamer GmbH公司的合作项目）以及ERDF（欧洲区域发展基金）项目iSMAT提供了财政支持。欧盟的资金是通过玛丽居里研究奖学金提供的。
Seelecke教授的团队目前正在开展许多不同的研究项目，旨在为一系列不同的应用开发这些基于薄膜的驱动系统，包括将它们互连的方法，以便它们可以进行交流和合作。为此，研究人员需要赋予表面和界面新的功能，这反过来又需要进一步的小型化技术。
内容来自：中科院声学所图书馆
