Ny forskning har lett till utvecklingen av formkonfigurerbara högtalare av filmtyp. Dessa högtalare, baserade på de unika egenskaperna hos MXene, erbjuder inställbar ljuddirektivitet och har ett enormt löfte för det snabbt växande området för bärbar elektronik. Studien publiceras i Advanced Materials .
Traditionella högtalare med skrymmande vibrerande membran möter begränsningar när det gäller att integrera med bärbara enheter på grund av deras skrymmande vibrerande membran. Teamets ultratunna termoakustiska (TA) högtalare, som är fria från sådana begränsningar, uppvisar dock en anmärkningsvärd potential inom detta område. Utmaningen ligger i att konfigurera dessa högtalare till godtyckliga former på grund av deras låga ljudtrycksnivå (SPL) under mekaniska deformationer och begränsade anpassningsförmåga.
För att övervinna dessa utmaningar fokuserade forskargruppen på att kontrollera värmekapaciteten per ytenhet för MXene-ledaren och den termiska utströmningen av substraten. Genom detta tillvägagångssätt utvecklade de framgångsrikt en ultratunn MXene-baserad TA-högtalare som uppvisade en hög SPL-utgång på 74,5 dB vid 15 kHz och bibehöll stabil ljudprestanda under en varaktighet på 14 dagar.
Ett nyckelgenombrott för denna forskning är förmågan att generera dubbelriktat och deformationsoberoende ljud i olika böjda, vridna, cylindriska och sträckta kirigami-konfigurationer med hjälp av parylensubstratet. Parylensubstratet, med en tjocklek som är mindre än det termiska penetreringsdjupet, möjliggjorde produktion av högtalare som kunde mata ut ljud i flera riktningar, oavsett deras form.
Dessutom utökade forskarna sin innovation till att skapa paraboliska och sfäriska versioner av ultratunna MXene-baserade TA-högtalare med stor yta (20 cm × 20 cm). Dessa högtalare visade ljudfokuserande respektive 3D rundstrålande ljudgenererande attribut, vilket öppnade upp nya möjligheter för uppslukande ljudupplevelser.
Forskningsinsatsen leddes av professor Hyunhyub Ko och hans forskargrupp vid School of Energy and Chemical Engineering vid UNIST, i samarbete med Dr. Ki-Seok Ans team vid Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT).
Dr. Jinyoung Kim, medförfattare till studien som för närvarande är knuten till det prestigefyllda Georgia Institute of Technology, lyfte fram den exceptionella prestandan hos de MXene-baserade högtalarna. Kombinationen av MXenes tvådimensionella ledande natur och parylens kontrollerbara tjocklek möjliggör produktion av termofoniska högtalare med överlägsen prestanda.
Den ultratunna högtalarproduktionstekniken som utvecklats i denna studie har potential att bli en nyckelteknologi för olika bärbara enheter och formdeformationsinducerad ljudkontroll.
Professor Ko betonade de breda tillämpningarna av denna termiska högtalarteknik. Han noterade, "Förmågan att anpassa enhetsstrukturdesign och uppnå formskiftande och riktningsjusterbara högtalare öppnar möjligheter för bärbara ljudsystem och hemmaljudsystem, aktiv bruskontroll, flexibla aktiva skärmar och uppslukande underhållningssystem."
Mer information: Jinyoung Kim et al, formkonfigurerbara MXene-baserade termokustiska högtalare med avstämbar ljudriktning, avancerat material (2023). DOI:10.1002/adma.202306637
Journalinformation: Avancerat material
Tillhandahålls av Ulsan National Institute of Science and Technology
