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diese Eigenschaften zu erreichen, haben die Forscher eine verblüffend einfache Herstellungstechnik entwickelt, die nur drei grundlegende Schritte erfordert und auf die Herstellung ultradünner Lautsprecher hochskaliert werden kann, die groß genug sind, um das Innere eines Autos zu bedecken oder einen Raum zu tapezieren.Auf diese Weise verwendet, könnte der Dünnschichtlautsprecher in lauten Umgebungen, wie beispielsweise einem Flugzeugcockpit, eine aktive Geräuschunterdrückung bieten, indem er Schall mit der gleichen Amplitude, aber entgegengesetzter Phase erzeugt;die beiden Töne heben sich gegenseitig auf.Das flexible Gerät könnte auch für immersive Unterhaltung verwendet werden, vielleicht durch Bereitstellen von dreidimensionalem Audio in einem Theater oder Fahrgeschäft in einem Themenpark.Und weil es leicht ist und für den Betrieb so wenig Strom benötigt, eignet sich das Gerät gut für Anwendungen auf intelligenten Geräten, bei denen die Batterielebensdauer begrenzt ist.„Es fühlt sich bemerkenswert an, etwas zu nehmen, das wie ein dünnes Blatt Papier aussieht, zwei Clips daran zu befestigen, es an den Kopfhöreranschluss Ihres Computers anzuschließen und Geräusche zu hören, die davon ausgehen.Es kann überall verwendet werden.Man braucht nur ein bisschen Strom, um es zu betreiben“, sagt Vladimir Bulović, Fariborz Maseeh Chair in Emerging Technology, Leiter des Organic and Nanostructured Electronics Laboratory (ONE Lab), Direktor von MIT.nano und leitender Autor des Artikels .Bulović verfasste das Papier zusammen mit dem Hauptautor Jinchi Han, einem Postdoc bei ONE Lab, und dem Co-Seniorautor Jeffrey Lang, dem Vitesse-Professor für Elektrotechnik.Die Forschungsergebnisse werden heute in IEEE Transactions of Industrial Electronics veröffentlicht.Ein typischer Lautsprecher, der in Kopfhörern oder einem Audiosystem zu finden ist, verwendet elektrische Stromeingänge, die durch eine Drahtspule fließen, die ein Magnetfeld erzeugt, das eine Lautsprechermembran bewegt, die die Luft darüber bewegt, was den Ton erzeugt, den wir hören.Im Gegensatz dazu vereinfacht der neue Lautsprecher das Lautsprecherdesign, indem er einen dünnen Film aus einem geformten piezoelektrischen Material verwendet, das sich bewegt, wenn eine Spannung darüber angelegt wird, was die darüber liegende Luft bewegt und Schall erzeugt.Die meisten Dünnschichtlautsprecher sind freistehend konzipiert, da sich die Folie frei biegen muss, um Ton zu erzeugen.Die Montage dieser Lautsprecher auf einer Oberfläche würde die Vibration behindern und ihre Fähigkeit zur Schallerzeugung beeinträchtigen.Um dieses Problem zu lösen, überdachte das MIT-Team das Design eines Dünnschichtlautsprechers.Anstatt das gesamte Material vibrieren zu lassen, beruht ihr Design auf winzigen Kuppeln auf einer dünnen Schicht aus piezoelektrischem Material, die jeweils einzeln vibrieren.Diese jeweils nur wenige Haare breiten Kuppeln sind auf der Ober- und Unterseite der Folie von Abstandsschichten umgeben, die sie vor der Montagefläche schützen und dennoch frei schwingen lassen.Dieselben Abstandsschichten schützen die Kalotten im täglichen Umgang vor Abrieb und Stößen und erhöhen so die Haltbarkeit des Lautsprechers.Um den Lautsprecher zu bauen, schnitten die Forscher mit einem Laser winzige Löcher in eine dünne Folie aus PET, einer Art leichtem Kunststoff.Sie laminierten die Unterseite dieser perforierten PET-Schicht mit einem sehr dünnen Film (so dünn wie 8 Mikrometer) aus piezoelektrischem Material namens PVDF.Dann legten sie über den verklebten Blechen Vakuum und darunter eine Wärmequelle mit 80 Grad Celsius an.Da die PVDF-Schicht so dünn ist, wölbte sie sich durch den Druckunterschied, der durch das Vakuum und die Wärmequelle entsteht.Das PVDF kann sich nicht durch die PET-Schicht drängen, daher ragen winzige Kuppeln in Bereichen hervor, in denen sie nicht von PET blockiert werden.Diese Vorsprünge richten sich selbst mit den Löchern in der PET-Schicht aus.Anschließend laminieren die Forscher die andere Seite des PVDF mit einer weiteren PET-Schicht, die als Abstandshalter zwischen den Kuppeln und der Klebefläche dient.„Dies ist ein sehr einfacher, unkomplizierter Prozess.Es würde uns ermöglichen, diese Lautsprecher im Hochdurchsatz zu produzieren, wenn wir sie in Zukunft in einen Rolle-zu-Rolle-Prozess integrieren.Das bedeutet, dass es in großen Mengen hergestellt werden könnte, wie Tapeten zum Abdecken von Wänden, Autos oder Flugzeuginnenräumen“, sagt Han.Die Kuppeln sind 15 Mikrometer hoch, etwa ein Sechstel der Dicke eines menschlichen Haares, und sie bewegen sich nur etwa einen halben Mikrometer auf und ab, wenn sie vibrieren.Jede Kuppel ist eine einzelne Klangerzeugungseinheit, daher müssen Tausende dieser winzigen Kuppeln zusammen schwingen, um hörbaren Klang zu erzeugen.Ein zusätzlicher Vorteil des einfachen Herstellungsprozesses des Teams ist seine Einstellbarkeit – die Forscher können die Größe der Löcher im PET ändern, um die Größe der Kuppeln zu steuern.Kuppeln mit einem größeren Radius verdrängen mehr Luft und erzeugen mehr Schall, aber größere Kuppeln haben auch eine niedrigere Resonanzfrequenz.Die Resonanzfrequenz ist die Frequenz, bei der das Gerät am effizientesten arbeitet, und eine niedrigere Resonanzfrequenz führt zu Audioverzerrungen.Nachdem die Forscher die Herstellungstechnik perfektioniert hatten, testeten sie mehrere verschiedene Kuppelgrößen und piezoelektrische Schichtdicken, um eine optimale Kombination zu erreichen.Sie testeten ihren Dünnschichtlautsprecher, indem sie ihn 30 Zentimeter von einem Mikrofon entfernt an einer Wand montierten, um den in Dezibel aufgezeichneten Schalldruckpegel zu messen.Wenn 25 Volt Strom mit 1 Kilohertz (eine Rate von 1.000 Zyklen pro Sekunde) durch das Gerät geleitet wurden, erzeugte der Lautsprecher einen hochwertigen Ton bei Gesprächspegeln von 66 Dezibel.Bei 10 Kilohertz stieg der Schalldruckpegel auf 86 Dezibel, etwa auf die gleiche Lautstärke wie im Stadtverkehr.Das energieeffiziente Gerät benötigt nur etwa 100 Milliwatt Leistung pro Quadratmeter Lautsprecherfläche.Im Gegensatz dazu kann ein durchschnittlicher Heimlautsprecher mehr als 1 Watt Leistung verbrauchen, um einen ähnlichen Schalldruck in vergleichbarer Entfernung zu erzeugen.Da die winzigen Kuppeln vibrieren und nicht der gesamte Film, hat der Lautsprecher eine ausreichend hohe Resonanzfrequenz, um effektiv für Ultraschallanwendungen wie Bildgebung eingesetzt werden zu können, erklärt Han.Die Ultraschallbildgebung verwendet sehr hochfrequente Schallwellen, um Bilder zu erzeugen, und höhere Frequenzen ergeben eine bessere Bildauflösung.Das Gerät könnte auch Ultraschall verwenden, um zu erkennen, wo ein Mensch in einem Raum steht, genau wie Fledermäuse die Echoortung verwenden, und dann die Schallwellen so formen, dass sie der Person folgen, während sie sich bewegt, sagt Bulović.Wenn die vibrierenden Kuppeln des dünnen Films mit einer reflektierenden Oberfläche bedeckt sind, könnten sie verwendet werden, um Lichtmuster für zukünftige Display-Technologien zu erzeugen.Wenn sie in eine Flüssigkeit eingetaucht werden, könnten die vibrierenden Membranen eine neuartige Methode zum Rühren von Chemikalien bieten und chemische Verarbeitungstechniken ermöglichen, die weniger Energie verbrauchen als große Batch-Verarbeitungsmethoden.„Wir haben die Fähigkeit, mechanische Luftbewegungen präzise zu erzeugen, indem wir eine skalierbare physische Oberfläche aktivieren.Die Einsatzmöglichkeiten dieser Technologie sind grenzenlos“, sagt Bulović.„Ich denke, das ist ein sehr kreativer Ansatz, um diese Klasse von ultradünnen Lautsprechern herzustellen“, sagt Ioannis (John) Kymissis, Kenneth Brayer Professor für Elektrotechnik und Vorsitzender der Fakultät für Elektrotechnik an der Columbia University, der nicht beteiligt war diese Forschung.„Die Strategie, den Filmstapel mit fotolithografisch gemusterten Vorlagen zu wölben, ist ziemlich einzigartig und wird wahrscheinlich zu einer Reihe neuer Anwendungen in Lautsprechern und Mikrofonen führen.“Diese Arbeit wird teilweise durch das Forschungsstipendium der Ford Motor Company und eine Spende von Lendlease, Inc. finanziert.MIT-Forscher haben einen dünnen, leichten und flexiblen Lautsprecher entwickelt, der so dünn wie ein paar Blätter Papier ist und auf den meisten Oberflächen haften kann, während er qualitativ hochwertigen Klang erzeugt, berichtet Kendra Redmond für Science News Explores.„Weil das Design so flexibel und langlebig ist, könnten Unternehmen möglicherweise Lautsprecher in T-Shirts oder andere persönliche Gegenstände integrieren“, schreibt Redmond.„Oder Benutzer könnten ihre eigenen erstellen.“MIT-Forscher haben einen flexiblen und hauchdünnen Lautsprecher entwickelt, der jede Oberfläche in eine Audioquelle verwandeln kann, berichtet New Scientist.„Der leichte Lautsprecher verbraucht nur einen Bruchteil der Energie eines normalen Lautsprechers und kann unabhängig von der Oberfläche, auf der er befestigt ist, Schall erzeugen“, schreibt New Scientist.MIT-Forscher haben ein neues ultradünnes Material entwickelt, das jede starre Oberfläche in einen Lautsprecher verwandeln kann, berichtet Haje Jan Kamps für TechCrunch.„Der Lautsprecher könnte zum Beispiel zur aktiven Geräuschunterdrückung verwendet werden – kombinieren Sie die Lautsprechertechnologie mit etwas Elektronik und Mikrofonen, und es könnte Geräusche unterdrücken“, schreibt Kamps.„Die Erfinder stellen sich auch immersive Klangerlebnisse und andere energiesparende Anwendungsfälle wie intelligente Geräte usw. vor.“Daily Beast-Reporter Tony Ho Tran schreibt, dass MIT-Forscher einen neuen Lautsprecher entwickelt haben, der so dünn wie Papier ist und qualitativ hochwertigen Klang erzeugt.Das hauchdünne Gerät „wiegt ungefähr so ​​viel wie ein Zehncentstück und kann verwendet werden, um Oberflächen wie Wände und Decken abzudecken“, schreibt Tran.„Außerdem verbraucht der Lautsprecher einen Bruchteil der Energie, die ein typischer Lautsprecher benötigt, bei vergleichbarer Klangqualität.“MIT-Forscher haben einen ultradünnen Lautsprecher entwickelt, der auf Oberflächen wie Tapeten angebracht werden kann, berichtet Andrew Liszewski für Gizmodo.„Die Anwendungen für das Dünnfilm-Lautsprechermaterial sind endlos“, schreibt Liszewski.„Zusätzlich zur Anbringung an Innenräumen wie Bürowänden oder sogar im Inneren eines Flugzeugs, um unerwünschte Geräusche zu unterdrücken, könnte ein ganzes Auto in einen Lautsprecher gehüllt werden, wodurch es einfacher wird, Fußgänger darauf hinzuweisen, dass sich ein ansonsten leises Elektrofahrzeug nähert.“Diese Website wird vom MIT News Office verwaltet, das Teil des Institute Office of Communications ist.Massachusetts Institute of Technology 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, MA, USA