• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Hur forskare förvandlade en flagga till en högtalare

    Som en traditionell högtalare, detta arkliknande, flexibel enhet kan överföra ljud. Skapad av MSU-ingenjörer, enheten -- känd som en ferroelektret nanogenerator, eller FENG -- kan bäddas in i en flagga eller annat tyg. Det kan en dag leda till en hopfällbar högtalare eller en ljudtidning. Kredit:Michigan State University

    En papperstunn, flexibel enhet skapad vid Michigan State University kan inte bara generera energi från mänsklig rörelse, den kan också fungera som högtalare och mikrofon, nanoteknikforskare rapporterar i 16 maj-upplagan av Naturkommunikation .

    Ljudgenombrottet kan så småningom leda till konsumentprodukter som en hopfällbar högtalare, en röstaktiverad säkerhetskorrigering för datorer och till och med en taltidning.

    "Varje teknik börjar med ett genombrott och det här är ett genombrott för just denna teknik, sade Nelson Sepulveda, MSU docent i el- och datateknik och primär utredare av det federalt finansierade projektet.

    "Detta är den första givaren som är ultratunn, flexibel, skalbar och dubbelriktad, vilket betyder att den kan omvandla mekanisk energi till elektrisk energi och elektrisk energi till mekanisk energi."

    I slutet av 2016 Sepulveda och hans team demonstrerade framgångsrikt sin arkliknande enhet - känd som en ferroelektret nanogenerator, eller FENG - genom att använda den för att driva ett tangentbord, LED-lampor och en LCD-pekskärm. Den processen fungerade med ett fingersvep eller en lätt tryckande rörelse för att aktivera enheterna - omvandling av mekanisk energi till elektrisk energi.

    Nelson Sepulveda är en nanoteknikforskare och docent i teknik vid Michigan State University. Kredit:Michigan State University

    Det nuvarande genombrottet utökar FENG:s användbarhet. Forskarna upptäckte att det högteknologiska materialet kan fungera som en mikrofon (genom att fånga vibrationerna från ljud, eller mekanisk energi, och omvandla den till elektrisk energi) samt en högtalare (genom att arbeta på motsatt sätt:omvandla elektrisk energi till mekanisk energi).

    För att demonstrera mikrofoneffekten, forskarna utvecklade en FENG-säkerhetspatch som använder röstigenkänning för att komma åt en dator. Patchen lyckades skydda en individs dator från externa användare. "Enheten är så känslig för vibrationerna att den fångar frekvenskomponenterna i din röst, sa Sepulveda.

    För att demonstrera högtalareffekten, FENG-tyget var inbäddat i en MSU Spartan-flagga. Musik skickades från en iPad genom en förstärkare och in i flaggan, som sedan återgav ljudet felfritt. "Flaggan själv blev högtalaren, " Sa Sepulveda. "Så vi kan använda det i framtiden genom att ta traditionella högtalare, som är stora, skrymmande och använder mycket ström, och ersätta dem med denna mycket flexibla, tunn, liten enhet."

    Föreställ dig en dag då någon kunde dra upp en lätt högtalare ur fickan, slå den mot väggen och sända sitt tal till ett rum fullt av människor, sade Sepulveda.

    "Eller föreställ dig en tidning, " han lade till, "där arken är mikrofoner och högtalare. Du kan i princip ha en röstaktiverad tidning som talar tillbaka till dig."

    Michigan State University forskare Nelson Sepulveda, höger, och Wei Li skapade en banbrytande nano-enhet som både kan skörda energi från mänsklig rörelse och fungera som en högtalare. Kredit:Michigan State University

    Wei Li, en MSU-ingenjörsforskare och huvudförfattare till artikeln i Naturkommunikation , nämnda andra potentiella tillämpningar av FENG inkluderar brusreducerande lakan och ett hälsoövervakande armband som är röstskyddat.

    "Många människor fokuserar på syn- och beröringsaspekterna av flexibel elektronik, "Li sa, "men vi fokuserar också på att tala och lyssna på tekniken."

    Den innovativa processen att skapa FENG börjar med en silikonwafer, som sedan tillverkas med flera lager, eller tunna ark, av miljövänliga ämnen inklusive silver, polyimid och polypropen ferroelektret. Joner tillsätts så att varje lager i enheten innehåller laddade partiklar. Elektrisk energi skapas när enheten komprimeras av mänskliga rörelser, eller mekanisk energi.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com