اسپیکر و میکروفن پوستی ساخته شد

خبرگزاری ایسنا: پژوهشگران موسسه ملی علوم و فناوری "اولسان" کره جنوبی به وسیله نانوسیم‌های نقره یک برچسب ساخته‌اند که بر روی پوست می‌چسبد و می‌تواند اصوات محیط را تقویت کند.

همه ما با بلندگوها آشنا هستیم. وسیله‌ای حیاتی که به اشکال مختلف تقریبا در همه خانه‌ها یافت می‌شود.

یک بلندگوی معمولی دارای قطعات استاندارد مانند مخروط، سیم‌پیچ صوتی و یک آهنربا است. این ترکیب از قطعات را در هر نوع از بلندگو می‌توان مشاهده کرد. با این حال، همه آنها اساسا سیگنال‌های الکتریکی تقویت شده را به صوت تبدیل می‌کنند.

با این حال، گروهی از پژوهشگران موسسه ملی علم و فناوری اولسان در کره جنوبی راه حل نوآورانه‌ای را پیش‌بینی کرده‌اند که می‌تواند فناوری بلندگوها را متحول کند.

آنها یک نانوبرچسب هیبریدی را تولید کرده‌اند که هنگامی که با جریان‌های الکتریکی فرکانس صدا تغذیه می‌شود، امواج صوتی منتشر می‌کند.

این برچسب همچنین می‌تواند معکوس عمل کند. بدین معنی که امواج صوتی را گرفته و آنها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند و در واقع به عنوان یک میکروفن کار کند.

این ساختار شامل یک ماتریس پلیمری است که مجموعه‌ای از نانوسیم‌های نقره را در بر دارد.

نتیجه کار پژوهشگران یک غشای نازک، شفاف و انعطاف‌پذیر است که می‌تواند به عنوان یک میکروفن یا بلندگو عمل کند.

این برچسب را می‌توان به راحتی به پوست چسباند و انعطاف‌پذیری آن موجب می‌شود که وقتی تحت فشار و آسیب قرار می‌گیرد، دچار پارگی نشود.

استفاده از نقره در نانو مواد

محققان نانوسیم‌های نقره را به این دلیل به مواد معروفی مانند گرافن و کربن ترجیح دادند که نسبت به آنها، مزیت‌های ساختاری بیشتری در مقیاس نانو دارد.

نانوسیم‌های نقره همچنین خواص الکتریکی فوق‌العاده‌ای دارند و در مقایسه با دیگر مواد، مقاومت بیشتری دارند.

همچنین، تبدیل نقره به غشای پلیمری نسبتا آسان است که توسعه نانوغشاهای شفاف نوری را ممکن می‌کند.

هنگامی که سیگنال‌های الکتریکی به برچسب می‌رسند، به عنوان یک بلندگو عمل می‌کند. در حالی که همین نانولوله‌ها، لرزش ناشی از صدا را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند و در واقع به یک میکروفن تبدیل می‌شود.

تولید صدا از طریق اصل گرمایش ژول

اصل تولید صدا در این نانوغشای ترکیبی(هیبریدی) از اصل گرمایش ژول پیروی می‌کند.

گرمایش ژول(Joule heating) یا گرمایش اهمی فرآیندی است که حرکت جریان الکتریکی، درون یک رسانا تولید گرما می‌کند.

جریان الکتریکی موجب نوسان دما می‌شود که باعث ایجاد صدای حرارتی می‌شود. این، به نوبه خود، هوای اطراف را حرکت می‌دهد که موجب می‌شود ما انسان‌ها امواج صوتی را دریافت کنیم و بشنویم.

برای حالت میکروفن، این نانوغشا بین نوارهای الاستیک با الگوی مقیاس میکرو قرار گرفته است. این ترتیب اجازه می‌دهد تا نانوغشا صدا و ارتعاش امواج صوتی را بر اساس ولتاژ تریبو-الکتریک که از طریق تماس با نوارهای الاستیک تولید می‌شود، تشخیص دهد.

"هیونهیوب کو"(Hyunhyub Ko) استاد موسسه ملی علم و فناوری اولسان می‌گوید: بزرگترین پیشرفت تحقیق ما، توسعه نانوغشاهای هیبریدی نازک، شفاف و رسانا با ضخامت نانو و کمتر از 100 نانومتر است.

وی افزود: این خواص نوری، الکتریکی و مکانیکی نانوغشاها را نشان می‌دهد که امکان یک بلندگو و میکروفون قابل اتصال به پوست را فراهم می‌کند.

پژوهشگران امیدوارند تا با استفاده از قابلیت‌های چندگانه این نانوغشاها، این فناوری جدید را توسعه دهند.

انها معتقدند که نوآوری آنها هنوز به تقویت بیشتر نیاز دارد تا کاملا در برابر فشار موفق عمل کند و از لحاظ تجاری قابل اعتماد باشد.

با این حال، این برچسب شفاف و نازک، به دلیل استفاده از پرکننده‌هایی در نانوکامپوزیت‌ها، از پلیمرهای مشابه قوی‌تر است.

این مطالعه در Science Advances منتشر شده است.