Kulstof nanorør højttalere spiller musik med varme

Troy Bouman rækker ud, trykker play, og højttaleren, der sidder på skrivebordet, begynder at spille universitetets kampsang. Men dette er ikke en almindelig højttaler. Dette er en kulstof nanorør-transducer - og den laver lyd med varme.

Bouman og Mahsa Asgarisabet, begge kandidatstuderende ved Michigan Technological University, vandt for nylig en Best of Show Award ved SAE Internationals Noise and Vibration Conference and Exhibition 2015 for deres akustiske forskning i kulstof nanorørhøjttalere. De arbejder sammen med Andrew Barnard, en assisterende professor i maskinteknik ved Michigan Tech, at pirre den grundlæggende fysik af disse usædvanlige højttalere.

Mens den stadig er en ny teknologi, de potentielle applikationer er næsten uendelige. Alt fra afisning af helikopterblade til at lave lettere højttalere til fordobling som bilhøjttaler og varmefilament til bagrudeafrimere.

Hvordan carbon nanorør laver lyd

Selve den fritstående højttaler er ret ydmyg. Faktisk, det er lidt spinkelt. En teflon base støtter to kobberstænger, og det, der virker som et gennemsigtigt sort klæde, strækker sig imellem dem.

"Et lille vindstød henover dem, og de ville bare blæse væk, "Barnard siger." Men du kan ryste dem, så meget du vil - da de har så lav masse, der er stort set ingen inerti. "

Materialet er stærkt side om side, for det, det blotte øje ikke kan se, er samlingen af ​​sorte nanorør, der udgør den tynde film.

Nanorørene er halmlignende strukturer med kun et kulstofatom-tykke vægge, og de kan varme op og køle ned op til 100, 000 gange hvert sekund. Til sammenligning, en platinplade på omkring 700 nanometer tyk kan kun varme op og køle ned omkring 16 gange hvert sekund. Opvarmningen og afkølingen af ​​kulstofnanorørene får den tilstødende luft til at udvide sig og trække sig sammen. Det skubber luftmolekyler rundt og skaber lydbølger.

"Traditionelle højttalere bruger en bevægelig spole, og det er sådan, de skaber lydbølger, Bouman siger. "Der er en helt anden fysik bag kulstofnanorørhøjttalere."

Og på grund af disse forskelle, de næsten vægtløse carbon nanorør-højttalere producerer lyd på en måde, der ikke i første omgang forstås af vores ører. Boumans forskning fokuserer på at behandle lydbølgerne for at gøre dem mere forståelige.

Akustik

Til dato, mest forskning i kulstof nanorør har været på materialesiden. Kulstof nanorør højttalere blev opdaget ved et uheld i 2008, viser, at ideen var levedygtig. Som mekaniske ingeniører studerer akustik, Barnard, Bouman og Asgarisabet forfiner teknologien.

"De er meget lette og har ingen bevægelige dele, "Asgarisabet siger, som er ideel til hendes arbejde med aktiv støjkontrol, hvor kulstof nanorør-filmene kunne udligne motorstøj i fly eller vejstøj i biler. Men først, hun siger, "Jeg vil først fokusere på at få en god termisk model af højttalerne."

Har en præcis model, Bouman tilføjer, er en afspejling af forståelsen af ​​selve carbon nanorørshøjttalerne. Det modelarbejde, han og Asgarisabet udfører, lægger grundlaget for at opbygge nye applikationer til teknologien.

Mens der er meget forskning tilbage i at sortere den underliggende fysik af kulstof nanorør højttalere, at kunne bruge både varme- og lydegenskaberne gør dem alsidige. Tyndheden og vægtløsheden er også tiltalende.

"De er dybest set tilpasselige højttalere, "Siger Barnard. Den tynde film kunne blive draperet over instrumentbrætter, vinduer, vægge, sæder og måske endda tøj. For at få højttalerne til det punkt, Barnard og hans elever vil fortsætte med at forfine teknologiens effektivitet og robusthed, en carbon nanorør tyndfilm ad gangen.