Ученые из MIT разработали пленочный динамик толщиной с лист бумаги

«Очень приятно взять что-то похожее на тонкий лист бумаги, прикрепить к нему две скрепки, подключить его к порту для наушников вашего компьютера и услышать исходящие от него звуки. Его можно использовать где угодно. И для его работы нужно совсем немного электроэнергии», — https://techcrunch.com/2022/04/28/paper-thin-speaker/ директор MIT. Nano и старший автор статьи Владимир Булович.

Изобретение основано на крошечных «куполах» на тонком слое пьезоэлектрического материала, каждый из которых вибрирует и генерирует звуковые волны индивидуально. Эти купола окружены прокладочными слоями с двух сторон и пленкой, защищающей их от внешнего воздействия, но проводящей чистый звук. В процессе вибрации купола перемещаются вверх и вниз с амплитудой в полмикрона.

Каждый купол представляет собой единый блок для генерации волн, поэтому для создания хорошо слышимого звука требуется, чтобы тысячи этих крошечных куполов вибрировали вместе. Чем больше площадь такого динамика - тем будем громче.

«Это очень простой и понятный процесс. Он позволит нам производить громкоговорители с высокой громкостью, если в будущем мы интегрируем их с процессом рулонного производства. Это означает, что эту систему можно производить в больших количествах, например, как обои для стен, покрытие для салонов автомобилей или интерьеров самолетов», — добавил соавтор Джинчи Хан.

Разработчики протестировали свою технологию, прикрепив ее к стене в 30 сантиметрах от микрофона, чтобы измерить уровень звукового давления. Когда через устройство пропускали 25 вольт электричества с частотой в 1 килогерц (скорость около 1000 циклов в секунду), динамик выдавал звук разговорного уровня в 66 децибел. На частоте 10 килогерц уровень звукового давления увеличился до 86 децибел, что примерно соответствует уровню громкости городского транспорта.

Инженеры также отметили, что устройству требуется около 100 милливатт мощности на квадратный метр площади динамика. Это примерно в десять раз меньше производительности, необходимой для работы обычной домашней колонки с сопоставимой громкостью и качеством звука.

Сценариев применения у этой технологии, уверен Булович, бесчисленное множество. Например, звуковой пленкой можно обеспечить активное шумоподавление в громких местах — в салонах автомобилей или самолетов — путем создания звука той же амплитуды, но с противоположной фазой. С другой стороны, устройство может стать ключевым инструментом для иммерсивных развлечений. Если применить пленку как обои для небольшой комнаты, то она сможет более достоверно «перенести» владельца VR-гарнитуры в лес, горы или любую другую точку на планете.

По словам авторов разработки, в перспективе пленка также пригодится в качестве активного сенсора для точного определения местоположения человека в комнате. В этом случае система сможет работать по принципу эхолокации.