Insenerid esitlesid 13. märtsil inimkonna esimest elektrostaatilist grafeenkõlarit, mille heliomadused on vähemalt sama head kui parematel poemüügi kõrvaklappidel.
Enamus valjuhääldeid tekitavad heli diafragmapõhimõttel. Heli elektrisignaal juhitakse membraani elektroodidele, mis põhjustab membraani võnkumise ning seega helilaineid. „Inimese kuulmisläve 20 Hz – 20kHz sagedusvahemiku ideaalne kõlar on pideva helirõhuprofiiliga. Iga sagedusega elektrisisendile peab vastama pideva amplituudjaotusega väljund,“ selgitasid California Berkeley teadlased Qin Zhou ning Alex Zettl.
Varemalt on grafeenile lavavalgust helgitud eelkõige heade elektriliste omaduste tõttu. Nüüd on järg imematerjali mehaanika käes.
Kõlari kvaliteedi põhjused on hõlpsasti selgitatavad. Iga kõlari diafragma on olemuselt lihtne harmooniline ostsillaator. Sellel on väike mass ning vaikiolekut taastav jõumoment, mis määrab sisendsageduste kostekarakteristikud. Enamik diafragmasid vajab laiema helispektri saavutamiseks summutamist. Ent summutamismeetodid muutuvad iga sagedusvahemiku lisandumisega eksponentsiaalselt keerulisemaks ja kallimaks. Keerulise summutusega kõlar tarbib enamasti rohkem energiat.
Lihtsaim summutusmeetod on väga õhukese ning väikse jäikusteguriga diafragma kasutamine. Et keskmine materjal muutub õhenedes ka hapramaks, on paremate diafragmakõlarite valmistamine olnud kammitsetud.
Grafeen on otse ideaalne diafragmamaterjal. „See juhib elektrit, on tugev ning samas väga kerge. Mitmekihilise grafeeni jäikustegurit on kerge muuta,“ ütles Zhou.
Zhou ja Zettl-i grafeendiafragma on 30 nm paksune ning 5 mm läbimõõduga. Selle heliväljund normeeriti Sennheiser MX-400 klappidel. Tulemused olid paljulubavad. „Isegi optimisatsioonita on grafeenkõlar suuteline tootma suurepärase sageduskostega heli, mis on võrreldav parimategi elektrostaatiliste kõrvaklappidega,“ lisas Zettl.
Õhk-summutatud grafeenmembraan muundab enamuse deformatsioonienergiast heliks ja on seetõttu energiasäästlik. Mobiilseadmete puhul on energiasäästlikkus ülioluline.
Allikas: Technologyreview
Leave a Reply