Grafeeniset joustavat kaiuttimet 3D-akustiseen toistoon

Termoakustiset (TA) kaiuttimet, jotka muuntavat sähköenergian ääneksi johtimen nopean Joule-lämmityksen avulla, ovat herättäneet merkittävää kiinnostusta, koska ne aiheuttavat painevärähtelyjä ilmassa lämpölaajenemisen kautta ja tarjoavat kalvottoman, puolijohteisen vaihtoehdon, joka sopii hyvin joustaviin ja mukautuviin äänijärjestelmiin.

Edduistaan huolimatta TA-kaiuttimilla on edelleen alhaisempi energiatehokkuus kuin perinteisillä kaiuttimilla, ja niiden akustinen suorituskyky riippuu voimakkaasti materiaalin paksuudesta ja lämpöominaisuuksista, mikä asettaa rajoituksia laitesuunnittelulle.

Näiden haasteiden ratkaisemiseksi Korea Research Institute of Chemical Technologyn tutkijat ovat kehittäneet skaalautuvan ja yksinkertaisen valmistusreitin tehokkaiden, muotoaan muuttavien TA-kaiuttimien toteuttamiseksi jatkuvatoimisen (CW) CO2-laserilla indusoidun vertikaalisen grafeenitekniikan avulla.

CO2-lasersäteilytyksellä saadut VrGO-kalvot osoittivat hierarkkisia 3D-grafiittisia arkkitehtuureja, joilla oli tehokas lämmönhaihdutus ja mekaaninen kestävyys.

Verrattuna perinteisiin tasomaisiin PrGO-kalvoista tehtyihin, VrGO-pohjaiset TA-kaiuttimet osoittivat huomattavasti korkeampia äänenpainetasoja laajalla taajuusalueella ja säilyttivät suhteellisen vakaan akustisen suorituskyvyn jopa kalvon paksuuden kasvaessa.

Lisäksi erilaisia kuvioituja VrGO-termoakustisia kaiuttimia valmistettiin käyttämällä hienojakoista pulssilaserleikkausta määritellyllä kuviointitiheysalueella säilyttäen samalla vakaan mekaanisen eheyden ja tehokkaan terminen ja sähköinen siirtymän vankan akustisen suorituskyvyn saavuttamiseksi.

Kirigami-tekniikalla suunnitellut VrGO-arkkitehtuurit mahdollistivat venyvien kaiuttimien valmistuksen, jotka säilyttivät äänenpainetasonsa jopa 500 %:n äärimmäisissä rasituksissa ja osoittivat erinomaista kestävyyttä toistuvien mekaanisten syklien aikana.

Lisäksi toteutettiin erilaisia rakennesuunnitelmia, jotka laajensivat VrGO-kalvojen toiminnallisuutta, mahdollistaen konformaalisen kiinnityksen kaareviin pintoihin ja monisuuntaisen äänen tuottamisen 3D-muunnosten avulla.

Nämä laserilla käsitellyt kirigami-rakenteet osoittavat tasaista pintalämmitystä ja hyvin jakautunutta äänenpainetasoa, mikä korostaa VrGO:ta monipuolisena alustana seuraavan sukupolven puettaville ja muotoaan mukautettaville akustisille laiterakenteille.

Aiheesta aiemmin:

Lasertekniikalla grafeenia hyötykäyttöön

Kaiuttimia grafeenista ja kankaasta