Recent onderzoek heeft geleid tot de ontwikkeling van vormconfigureerbare luidsprekers van het filmtype. Deze luidsprekers, gebaseerd op de unieke eigenschappen van MXene, bieden een instelbare geluidsrichting en zijn enorm veelbelovend voor het snelgroeiende veld van draagbare elektronica. Het onderzoek is gepubliceerd in Advanced Materials .

Traditionele luidsprekers met omvangrijke trillende membranen ondervinden beperkingen bij de integratie met draagbare apparaten vanwege hun omvangrijke trillende membranen. De ultradunne thermo-akoestische (TA) luidsprekers van het team, die vrij zijn van dergelijke beperkingen, demonstreren echter een opmerkelijk potentieel op dit gebied. De uitdaging ligt in het configureren van deze luidsprekers in willekeurige vormen vanwege hun lage geluidsdrukniveau (SPL) onder mechanische vervormingen en beperkte vervormbaarheid.

Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, concentreerde het onderzoeksteam zich op het beheersen van de warmtecapaciteit per oppervlakte-eenheid van de MXene-geleider en de thermische efficiëntie van de substraten. Door deze aanpak hebben ze met succes een ultradunne, op MXene gebaseerde TA-luidspreker ontwikkeld die een hoge SPL-uitvoer van 74,5 dB bij 15 kHz vertoonde en stabiele geluidsprestaties behield gedurende een periode van 14 dagen.

Een belangrijke doorbraak van dit onderzoek is het vermogen om bidirectioneel en vervormingsonafhankelijk geluid te genereren in verschillende gebogen, gedraaide, cilindrische en uitgerekte kirigami-configuraties met behulp van het paryleensubstraat. Het paryleensubstraat, met een dikte die kleiner is dan de thermische penetratiediepte, maakte de productie mogelijk van luidsprekers die geluid in meerdere richtingen kunnen weergeven, ongeacht hun vorm.

Bovendien breidden de onderzoekers hun innovatie uit naar de creatie van parabolische en bolvormige versies van ultradunne, op MXene gebaseerde TA-luidsprekers met een groot oppervlak (20 cm x 20 cm). Deze luidsprekers demonstreerden respectievelijk geluidsfocusserende en 3D omnidirectionele geluidsgenererende eigenschappen, waardoor nieuwe mogelijkheden voor meeslepende audio-ervaringen werden geopend.

De onderzoeksinspanning werd geleid door professor Hyunhyub Ko en zijn onderzoeksteam aan de School of Energy and Chemical Engineering van UNIST, in samenwerking met het team van Dr. Ki-Seok An aan het Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT).

Dr. Jinyoung Kim, co-eerste auteur van het onderzoek en momenteel verbonden aan het prestigieuze Georgia Institute of Technology, benadrukte de uitzonderlijke prestaties van de op MXene gebaseerde luidsprekers. De combinatie van het tweedimensionale geleidende karakter van MXene en de regelbare dikte van parylene maakt de productie van thermofonische luidsprekers met superieure prestaties mogelijk.

De ultradunne luidsprekerproductietechniek die in dit onderzoek is ontwikkeld, heeft het potentieel om een ​​sleuteltechnologie te worden voor verschillende draagbare apparaten en door vormvervorming geïnduceerde geluidsbeheersing.

Professor Ko benadrukte de brede toepassingen van deze thermische geluidsluidsprekertechnologie. Hij merkte op:"De mogelijkheid om het ontwerp van de apparaatstructuur aan te passen en vormveranderende en directionele luidsprekers te realiseren opent mogelijkheden voor draagbare en home-audiosystemen, actieve geluidsbeheersing, flexibele actieve beeldschermen en meeslepende entertainmentsystemen."

Meer informatie: Jinyoung Kim et al., Vormconfigureerbare, op MXene gebaseerde thermo-akoestische luidsprekers met instelbare geluidsdirectiviteit, Geavanceerde materialen (2023). DOI:10.1002/adma.202306637

Journaalinformatie: Geavanceerde materialen

Aangeboden door Ulsan Nationaal Instituut voor Wetenschap en Technologie