Studie afslører formkonfigurerbare MXene-baserede termoakustiske højttalere med justerbar lyddirektivitet
En formkonfigurerbar MXene-baseret TA-højttaler med retningsbestemt lydgenerering. a) Skematisk illustration af arbejdsmekanismen for den fleksible MXene-baserede TA-højttaler. b) Konceptuelle lydtryk/afstandsplot og lyddirektiviteter af ensrettet tykke (øverst) og tovejs ultratynde substrater (midten), og skemaer, der viser 3D-lydfordelinger af forskelligt konfigurerede ultratynde TA-højttalere (cylindriske, enaksede kirigami, parabolske og sfæriske) ( bund). c) Konceptuelle plots af indre variable (HCPUA og termisk effusivitet [øverst]) og ydre variable (indgangseffekt og afstand [nederst]). d) Fotografier, der viser en MXene-baseret TA-højttaler med et ultratyndt (0,8-µm-tykt) parylensubstrat (venstre; skalabjælke, 2 cm); deformerbar og konform kontakt med en stofelektrode med en linjebredde på 150 µm (midten; skalastang, 500 µm); og en prøve med stort areal (20 cm × 20 cm) (højre; målestok, 5 cm). Kredit:Avanceret materiale (2023). DOI:10.1002/adma.202306637
Nyere forskning har ført til udviklingen af film-type form-konfigurerbare højttalere. Disse højttalere, der er baseret på de unikke egenskaber ved MXene, tilbyder justerbar lyddirektivitet og har et enormt løfte for det hurtigt voksende område af bærbar elektronik. Undersøgelsen er publiceret i Advanced Materials .
Traditionelle højttalere med voluminøse vibrerende membraner står over for begrænsninger ved integration med bærbare enheder på grund af deres omfangsrige vibrerende membraner. Teamets ultratynde termoakustiske (TA) højttalere, som er fri for sådanne begrænsninger, demonstrerer dog et bemærkelsesværdigt potentiale på dette område. Udfordringen ligger i at konfigurere disse højttalere til vilkårlige former på grund af deres lave lydtryksniveau (SPL) under mekaniske deformationer og begrænset tilpasningsevne.
For at overvinde disse udfordringer fokuserede forskerholdet på at kontrollere varmekapaciteten pr. arealenhed af MXene-lederen og den termiske effusivitet af substraterne. Gennem denne tilgang udviklede de med succes en ultratynd MXene-baseret TA-højttaler, der udviste et højt SPL-output på 74,5 dB ved 15 kHz og bibeholdt en stabil lydydelse over en varighed på 14 dage.
Et centralt gennembrud i denne forskning er evnen til at generere tovejs og deformationsuafhængig lyd i forskellige bøjede, snoede, cylindriske og strakte kirigami-konfigurationer ved hjælp af parylen-substratet. Parylensubstratet, med en tykkelse mindre end den termiske indtrængningsdybde, muliggjorde produktion af højttalere, der var i stand til at udsende lyd i flere retninger, uanset deres form.
). Effekter af substrattykkelse på ydeevnen af den MXene-baserede TA-højttaler. Kredit:Avanceret materiale (2023). DOI:10.1002/adma.202306637
). Lydfokuserende og omnidirektional-lydgenererende egenskaber i de 3D MXene-baserede TA-højttalere. Kredit:Avanceret materiale (2023). DOI:10.1002/adma.202306637
Derudover udvidede forskerne deres innovation til at skabe parabolske og sfæriske versioner af ultratynde MXene-baserede TA-højttalere med stort område (20 cm × 20 cm). Disse højttalere demonstrerede lydfokuserende og 3D-omnidirektionelle lydgenererende egenskaber, hvilket åbnede op for nye muligheder for fordybende lydoplevelser.
Forskningsindsatsen blev ledet af professor Hyunhyub Ko og hans forskerhold på School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST i samarbejde med Dr. Ki-Seok Ans team på Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT).
Dr. Jinyoung Kim, medførsteforfatter af undersøgelsen, som i øjeblikket er tilknyttet det prestigefyldte Georgia Institute of Technology, fremhævede den exceptionelle præstation af de MXene-baserede højttalere. Kombinationen af MXenes todimensionelle ledende natur og parylens kontrollerbare tykkelse muliggør produktion af termofoniske højttalere med overlegen ydeevne.
Den ultratynde højttalerproduktionsteknik, der er udviklet i denne undersøgelse, har potentialet til at blive en nøgleteknologi til forskellige bærbare enheder og formdeformationsinduceret lydkontrol.
Professor Ko understregede de vidtgående anvendelser af denne termiske lydhøjttalerteknologi. Han bemærkede:"Evnen til at tilpasse enhedsstrukturdesign og opnå formskiftende og retningsjusterbare højttalere åbner muligheder for bærbare og hjemmelydsystemer, aktiv støjkontrol, fleksible aktive skærme og fordybende underholdningssystemer."
Flere oplysninger: Jinyoung Kim et al., formkonfigurerbare MXene-baserede termoakustiske højttalere med indstillelig lyddirektivitet, avancerede materialer (2023). DOI:10.1002/adma.202306637
Journaloplysninger: Avanceret materiale
Leveret af Ulsan National Institute of Science and Technology
Varme artikler
Det lykkes forskere at skifte lysstyret molekyleMolekylær switch Forskere ved universitetet i Konstanz og Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) arbejder på at lagre og behandle oplysninger om enkeltmolekylernes niveau for at skabe de mind
Graphene-forskere tager de første billeder af atomer, der svømmer i væskeAtomer svømmer i væske takket være grafen. Kredit:University of Manchester Grafen-forskere fra University of Manchester har skabt en ny nano-petriskål ved hjælp af todimensionelle (2D) materialer t
Nanowire kunne give en stabil, superledende transistor, der er let at laveMIT-forskere er ved at udvikle en superledende nanotråd, som kunne muliggøre mere effektiv superledende elektronik. Kredit:Christine Daniloff, MIT Superledere - materialer, der leder elektricitet
Første syntese af guld nanopartikler inde i menneskehår til farvning og meget mereI en opdagelse med applikationer lige fra hårfarvning til elektroniske sensorer til udvikling af materialer med forbedrede egenskaber, forskere rapporterer den første syntese af guld nanopartikler ind