Recenti ricerche hanno portato allo sviluppo di altoparlanti a forma di pellicola configurabili. Questi altoparlanti, basati sulle proprietà uniche di MXene, offrono una direttività del suono sintonizzabile e rappresentano un'enorme promessa per il settore in rapida crescita dell'elettronica indossabile. Lo studio è pubblicato in Advanced Materials .
Gli altoparlanti tradizionali con diaframmi vibranti ingombranti devono affrontare limitazioni nell'integrazione con dispositivi indossabili a causa dei loro diaframmi vibranti ingombranti. Tuttavia, gli altoparlanti termoacustici (TA) ultrasottili del team, esenti da tali limitazioni, dimostrano un notevole potenziale in questo campo. La sfida sta nel configurare questi altoparlanti in forme arbitrarie a causa del loro basso livello di pressione sonora (SPL) in caso di deformazioni meccaniche e conformabilità limitata.
Per superare queste sfide, il gruppo di ricerca si è concentrato sul controllo della capacità termica per unità di area del conduttore MXene e sull'effusività termica dei substrati. Attraverso questo approccio, hanno sviluppato con successo un altoparlante TA ultrasottile basato su MXene che mostrava un'uscita SPL elevata di 74,5 dB a 15 kHz e manteneva prestazioni audio stabili per una durata di 14 giorni.
Una svolta fondamentale di questa ricerca è la capacità di generare un suono bidirezionale e indipendente dalla deformazione in varie configurazioni piegate, ritorte, cilindriche e allungate del kirigami utilizzando il substrato di parylene. Il substrato di parilene, con uno spessore inferiore alla profondità di penetrazione termica, ha consentito la produzione di altoparlanti in grado di emettere il suono in più direzioni, indipendentemente dalla loro forma.
Inoltre, i ricercatori hanno esteso la loro innovazione alla creazione di versioni paraboliche e sferiche di altoparlanti TA ultrasottili e di ampia area (20 cm × 20 cm) basati su MXene. Questi altoparlanti hanno dimostrato rispettivamente attributi di focalizzazione del suono e di generazione del suono 3D omnidirezionale, aprendo nuove possibilità per esperienze audio coinvolgenti.
Lo sforzo di ricerca è stato guidato dal professor Hyunhyub Ko e dal suo gruppo di ricerca presso la Scuola di energia e ingegneria chimica dell'UNIST, in collaborazione con il team del dottor Ki-Seok An presso il Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT).
Il dottor Jinyoung Kim, co-primo autore dello studio e attualmente affiliato al prestigioso Georgia Institute of Technology, ha evidenziato le prestazioni eccezionali degli altoparlanti basati su MXene. La combinazione della natura conduttiva bidimensionale di MXene e dello spessore controllabile del parylene consente la produzione di altoparlanti termofonici con prestazioni superiori.
La tecnica di produzione di altoparlanti ultrasottili sviluppata in questo studio ha il potenziale per diventare una tecnologia chiave per vari dispositivi indossabili e per il controllo del suono indotto dalla deformazione della forma.
Il professor Ko ha sottolineato la vasta gamma di applicazioni di questa tecnologia degli altoparlanti a suono termico. Ha osservato:"La capacità di personalizzare il design della struttura del dispositivo e di ottenere altoparlanti che cambiano forma e regolabili in direzione apre nuove possibilità per sistemi audio portatili e domestici, controllo attivo del rumore, display attivi flessibili e sistemi di intrattenimento coinvolgenti."
Ulteriori informazioni: Jinyoung Kim et al, Altoparlanti termoacustici a forma configurabile basati su MXene con direttività del suono regolabile, Materiali avanzati (2023). DOI:10.1002/adma.202306637
Informazioni sul giornale: Materiali avanzati
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