Миниатюризация электронных компонентов заставляет инженеров переходить к созданию более компактных устройств. Соответственно, им постоянно приходится искать совершенно новые технические решения, поскольку старые перестают соответствовать существующим требованиям. Например, сверхкомпактным устройствам в самом скором времени потребуются миниатюрные динамики. Их разработкой занялась исследовательская группа из МТИ.

Звук

У миниатюризации всех устройств существует собственный предел, после которого дальнейшее уменьшение размеров попросту невозможно. Устройство воспроизведения звука, динамик, яркий тому пример. Он работает на основе модуляции звуковых волн при помощи электромагнитных импульсов: диффузор (мембрана) приводится в движение при помощи катушки, через которую пропускается электрический ток. К сожалению, у такой технологии есть собственные ограничения, размер принадлежит к их числу. С его уменьшением качество и громкость звука сильно страдают, поэтому инженерам приходится проявлять чудеса изобретательности, чтобы улучшить звучание. По этим же причинам сложно создавать устройства меньшего размера.

Конечно же, существуют ещё и пьезоэлектрические динамики, основанные на использовании одноимённого эффекта. В них диффузор приводится в действие непосредственно при помощи электрического тока и не требует наличия электромагнитных катушек, но конструкция таких динамиков предполагает установку отдельно от самого устройства, поскольку взаимный механический контакт снижает качество звука. Над совершенствованием динамиков на основе пьезоэлектрического эффекта работают исследователи из Массачусетского технологического института. Им удалось не только решить несколько технических проблем, но и создать перспективную разработку.

Тонкоплёночный динамик

Пьезоэлектрический динамик представляет собой тонкую мембрану из специального материала, который меняет свою форму под воздействием электрического тока. Модулируя частоту тока, можно добиться пульсации мембраны на определённой частоте, получив в результате звуковой эффект. Проблема заключалась в том, чтобы «подвесить» динамик в воздухе, изолировав от самого устройства. Учёные из МТИ решили её, использовав многослойный сэндвич. Самый нижний слой, изготовленный из полиэтилентерефталата (ПЭТ), выполняет роль защитной подложки и предназначен для монтажа на какую-либо поверхность. Верхний слой представляет собой сетку из того же материала, а средний – пьезоэлектрическая мембрана.

Толщина мембраны составляет всего 8 микрометров, по всей её поверхности имеются полукруглые выпуклости высотой 15 микрометров. Каждый из таких куполов будет служить источником звука, вибрируя под воздействием импульсов электрического тока. Перфорация верхнего защитного слоя идеально совпадает с рельефом, выпуклости пьезоэлектрического материала выступают наружу, поэтому формированию звука ничего не мешает, купол микродинамика просто висит в воздухе.

Изготовленный тестовый образец размером примерно 10х10 сантиметров и толщиной всего 120 микрометров весил 2 грамма. Во время проведённых исследователями испытаний им удалось получить звук от 66 до 86 децибел, модулируя частоту от 1 до 10 кГц. Измерения проводились на расстоянии 30 сантиметров. Как ожидают разработчики, полученный динамик в будущем можно будет использовать даже для покрытия больших площадей, например, стен или оборудования.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!