Il primo altoparlante audio in grafene supera facilmente i design tradizionali

La maggior parte degli altoparlanti funziona utilizzando un diaframma che crea onde di pressione nell'aria vibrando meccanicamente. Per l'udibilità umana, un altoparlante o un auricolare ideale dovrebbe generare un livello di pressione sonora costante da 20 Hz a 20 kHz, cioè dovrebbe avere una risposta in frequenza piatta, affermano Qin Zhou e Alex Zettl, entrambi dell'Università della California, a Berkeley.

Oggi, questi ragazzi svelano un altoparlante delle dimensioni di un auricolare che soddisfa più o meno questo requisito. La cosa insolita di questo diffusore è che il diaframma è costituito da alcuni strati di grafene, il materiale in fibra di carbonio che sta rivoluzionando tutto, dalla progettazione dei transistor agli esperimenti di fisica delle particelle.

Il nuovo altoparlante è semplice. Consiste in un diaframma in grafene inserito tra una coppia di elettrodi che creano un campo elettrico. Quando questo campo oscilla, fa vibrare anche il grafene e questo genera il suono.

La cosa straordinaria del nuovo dispositivo sono le sue prestazioni. L'altoparlante in grafene, quasi privo di un design acustico specializzato, ha prestazioni paragonabili a quelle di una cuffia commerciale di alta qualità, affermano Zhou e Zettl.

Le ragioni sono semplici. Il diaframma in qualsiasi altoparlante è essenzialmente un semplice oscillatore armonico con una massa intrinseca e una forza di ripristino che determinano il modo in cui vibra a frequenze diverse. La maggior parte dei diaframmi deve essere smorzata per ampliare la gamma di frequenze su cui si esibiscono. Ma, come sottolineano Zhou e Zettl, l'ingegneria dello smorzamento diventa rapidamente complessa e costosa e produce inevitabili inefficienze di potenza.

Un modo per ridurre la quantità di ingegneria di smorzamento richiesta è rendere il diaframma molto sottile e leggero con una piccola costante elastica in modo che l'aria stessa ne smorzi il movimento. Ma questa è sempre stata una prospettiva difficile, dato quanto debole e fragile diventi la maggior parte dei materiali quando sono sottili.

Ecco perché il grafene è il candidato ideale. È elettricamente conduttivo, ha una densità di massa estremamente ridotta e può essere configurato per avere una costante elastica molto piccola, dicono Zhou e Zettl. E, naturalmente, è anche molto forte.

Questi ragazzi hanno creato un altoparlante utilizzando una sottile pellicola di grafene di soli 30 nm di spessore e 5 mm di diametro come diaframma. E hanno confrontato le sue prestazioni con un auricolare Sennheiser MX-400 convenzionale con risultati promettenti. Anche senza ottimizzazione, l'altoparlante è in grado di produrre un'eccellente risposta in frequenza su tutta la regione udibile (20 Hz ~ 20 KHz), paragonabile o superiore alle prestazioni delle controparti commerciali di design convenzionale, dicono.

Questo è un risultato utile. La cosa migliore è che il grafene smorzato dall'aria converte la maggior parte della sua energia in suono e quindi è estremamente efficiente dal punto di vista energetico. Sarà utile per i dispositivi mobili in cui il consumo di energia è cruciale

Quindi non è difficile immaginare che gli auricolari che utilizzano il grafene saranno disponibili a breve termine e potrebbero arrivare a dominare il mercato a lungo termine. Vale la pena tenere un orecchio aperto per.

Rif: http:// arxiv.org/abs/1303.2391 : Altoparlante in grafene elettrostatico

nascondere