Gennemsigtige højttalere og mikrofoner, der lader din hud spille musik

Et internationalt team af forskere tilknyttet UNIST har præsenteret en innovativ bærbar teknologi, der gør brugerens hud til en højttaler. Dette gennembrud blev ledet af professor Hyunhyub Ko på School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST. Skabt til dels for at hjælpe høre- og talehæmmede, den nye teknologi kan udforskes yderligere til applikationer såsom bærbare IoT -sensorer og konforme sundhedsudstyr.

I undersøgelsen, forskergruppen udviklede ultratynde, gennemsigtige og ledende hybrid nanomembraner med nanoskala tykkelse, bestående af en ortogonal sølv nanotråd array indlejret i en polymer matrix. De brugte derefter nanomembranen som en højttaler, der kan fastgøres til næsten alt for at producere lyde. Forskerne introducerede også en lignende enhed, fungerer som en mikrofon, der kan tilsluttes smartphones og computere for at låse op for stemmeaktiverede sikkerhedssystemer.

Nanomembraner (NM'er) er molekylært tynde separationslag med nanoskala tykkelse. Polymer NM'er har tiltrukket sig betydelig opmærksomhed på grund af deres fremragende fordele, herunder ekstrem fleksibilitet, ultralet vægt, og fremragende vedhæftningsevne, så de kan fastgøres til næsten enhver overflade. Imidlertid, de rives let og udviser ingen elektrisk ledningsevne.

Forskergruppen har løst sådanne problemer ved at integrere et sølv-nanotrådnetværk i en polymerbaseret nanomembran. Dette har muliggjort demonstration af højttaler og mikrofon, der kan tilsluttes hud og umærkelig. "Vores ultratynde, gennemsigtig, og ledende hybrid -NM'er letter konform kontakt med krumme og dynamiske overflader uden revner eller brud, "siger Saewon Kang i det doktrorale program for energi og kemiteknik ved UNIST, undersøgelsens første forfatter.

Han tilføjer, "Disse lag er i stand til at detektere lyde og stemmevibrationer, der frembringes af de triboelektriske spændingssignaler, der svarer til lyde, som kunne undersøges yderligere for forskellige potentielle applikationer, f.eks. lydindgangs-/udgangsenheder. "

Ved hjælp af hybrid -NM'er, forskergruppen fremstillede NM-højttalere og mikrofoner, der kan vedhæftes med hud, som ville være diskret i udseende på grund af deres fremragende gennemsigtighed og konforme kontaktevne. Disse bærbare højttalere og mikrofoner er papirtynde, men stadig i stand til at lede lydsignaler.

"Det største gennembrud for vores forskning er udviklingen af ​​ultratynde, gennemsigtig, og ledende hybrid nanomembraner med nanoskala tykkelse, mindre end 100 nanometer, "siger professor Ko." Disse fremragende optiske, elektrisk, og mekaniske egenskaber ved nanomembraner muliggør demonstration af højttaler og mikrofon, der kan fastgøres på huden, og som ikke kan mærkes. "

De NM-højttalere, der kan fastgøres på huden, virker ved at udsende termoakustisk lyd ved den temperaturinducerede svingning af den omgivende luft. Den periodiske Joule -opvarmning, der opstår, når en elektrisk strøm passerer gennem en leder og producerer varme, fører til disse temperatursvingninger. Det har tiltrukket stor opmærksomhed for at være en strækbar, gennemsigtig, og højttaler, der kan fastgøres på huden.

Bærbare mikrofoner er sensorer, fastgjort til en højttalers hals for endda at mærke stemmefoldernes vibration. Denne sensor fungerer ved at konvertere friktionskraften, der genereres ved svingningen af ​​den gennemsigtige ledende nanofiber til elektrisk energi. Til betjening af mikrofonen, hybrid nanomembranen indsættes mellem elastiske film med bittesmå mønstre for præcist at detektere lyden og vibrationerne i stemmebåndene baseret på en triboelektrisk spænding, der skyldes kontakten med de elastiske film.

"Til kommercielle applikationer, den mekaniske holdbarhed af nanomebraner og ydelsen af ​​højttaler og mikrofon bør forbedres yderligere, "siger professor Ko.