محققان یک روش شکست زمینی به منظور استفاده گرافن برای تولید سیگنال های قابل کنترل و پیچیده صدا،در یک تراشه به اندازه یک بندانگشت اختراع کردند.

محققان از دانشگاه اکستر یک روش شکست زمینی به منظور استفاده گرافن برای تولید سیگنال های قابل کنترل و پیچیده  صدا؛ترکیب اسپیکر،آمپلی فایر و اکولایزر در یک تراشه به اندازه یک بند انگشت اختراع کردند.

اسپیکرهای سنتی ارتعاش مکانیکی برای تولید صدا، با حرکت سیم پیچ یاهل دادن هوا به جلو عقب توسط غشا صدا تولید می کردند.این تکنولوژی بزرگ به سختی در بیشتر از یک قرن تغییر کرده است.

روش تیم اسکتر اجزاء بدون حرکت را شامل می شود.در عوض،یک لایه گرافن به سرعت حرارت داده شده و توسط جریان متناوب الکتریکی سرد می گردد.انتقال این تغییرات حرارتی در هوا باعث می شود  هوا منبسط شود و مولد امواج صوتی منقبض می گردد.

اگرچه تبدیل گرما به صدا جدید نیست.محققان اولین ها بودند که نشان داند که این فرآیند ساده  اجازه می دهد فرکانس های صدا با یکدیگر مخلوط گردند.تقویت شده و مساوی شده،همه در همان دستگاه میلی متری.

با گرافن تقرببا به طور کامل شفاف می شود.

توانایی تولید صداهای پیچیده بدون حرکت فیزیکی می تواند نسل جدید فن آوری های صوتی تصویری را همراه داشته باشد.از جمله صفحات تلفن همراهی که  صدا و تصویر را بفرستد.

دکتر دیوید هرسل-مدرس ارشد در سیستم های کوانتومی و نانو مواد گروه در اکستر- توضیح می دهد:ترموآکوستیک نادیده گرفته شده است.زیرا آن به عنوان فرآیند ناکارآمد کاربردهای عملی ندارد.ما در عوض مشاهده کردیم دراین روش ،صدا در واقع تولید می شود که توسط کنترل جریان الکتریکی میان گرافن ما تنها نمی توانیم صوت تولید کنیم.

اما می توان حجم آن را تغییر داد و مشخص کرد چگونه هر مولفه فرکانس تقویت شده است.اینچنین تقویت و کنترل یک حوزه از کاربردهای دنیای واقعی باز می­کندکه برای ما قابل انتطار نبوده است.

کاربردهایی که تیم در ذهن داشت شامل سونوگرافی برای استفاده در بیمارستان ها و دیگر امکانات پزشکی در آینده است. استحکام بالا و انعطاف پذیری گرافن اجازه خواهد داد اتصال سطح خودی منجر به تصویربرداری بسیار بهتر می گردد.

علاوه بر این،این واقعیت که دستگاه های صوتی را که تیم اکستر اختراع کرده است ساده و ارزان هستند نظیر باندهای هوشمند که نمایشگر و درمان بیماران به طور مستقیم یک احتمال واقعی می باشد.

دکتر هرسل افزود:ترکیب کردن فرکانس کلید کابردهای جدید است.مکانیسم تولید صوت به ما اجازه می دهد تا دو یا بیشتر از دو منبع های صوتی متفاوت و تکثیر آن ها با یکدیگر بگیریم.این منجر به تولید کارآمد فراصوت ( و فروصوت)شود.

    Talking  graphene could revolutionise the audio and telecommunications industries

Researchers from the University of Exeter have devised a ground-breaking method to use graphene to generate complex and controllable sound signals, combining speaker, amplifier and equaliser into a chip the size of a thumbnail.

Traditional speakers mechanically vibrate to produce sound, with a moving coil or membrane pushing the air around it back and forth. This bulky technology has hardly changed in more than a century.

The Exeter team’s technique involves no moving parts. Instead, a layer of graphene is rapidly heated and cooled by an alternating electric current, transfer of this thermal variation to the air causes it to expand and contract generating sound waves.

Though the conversion of heat into sound is not new, the researchers are the first to show that this simple process allows sound frequencies to be mixed together, amplified and equalised – all within the same millimetre-sized device. With graphene being almost completely transparent, the ability to produce complex sounds without physical movement could open up a new generation of audio-visual technologies, including mobile phone screens that transmit both pictures and sound.

“Thermoacoustics has been overlooked because it is regarded as such an inefficient process that it has no practical applications,” Explained Dr David Horsell, a senior lecturer in the Quantum Systems and Nanomaterials Group at Exeter.

“We looked instead at the way the sound is actually produced and found that by controlling the electrical current through the graphene we could not only produce sound but could change its volume and specify how each frequency component is amplified. Such amplification and control opens up a range of real-world applications we had not envisaged.”

Applications the team have in mind include ultrasound imaging, for use in hospitals and other medical facilities in the future. The high strength and flexibility of graphene would allow intimate surface contact leading to much better imaging.

Moreover, the fact that the acoustic devices the Exeter team have devised are simple and cheap make such concepts as intelligent bandages that monitor and treat patients directly a real possibility.

Dr Horsell added: “The frequency mixing is key to new applications. The sound generating mechanism allows us to take two or more different sound sources and multiply them together. This leads to the efficient generation of ultrasound (and infrasound).

“However, the most exciting thing is that is does this trick of multiplication in a remarkably simple and controllable way. This could have a real impact in the telecommunications industry, which needs to combine signals this way but currently uses rather complex and costly methods to do so.”