首款完爆传统设计的石墨烯音响

晓说

物理学家说：“世界上首款静电驱动下的石墨烯音响完爆目前市面上销售的耳机等音响设备。”

大多数音响是通过一个薄膜机械振动在空气中产生压力来工作的。加州大学伯克利分校的Qin Zhou 和Alex Zettl说：“对人的听力来讲，理想的音响或者耳机产生的声压级应恒定在20 Hz ~ 20 KHz，而且响应频率要稳定。”

如今，这些开发者推出了一个耳机大小的音响，这或多或少地满足了人们的要求。不寻常的是音响隔膜是由几层碳网状材料—石墨烯制成的。这种材料颠覆了许多事物，包括晶体管的设计和粒子物理学实验。新型音响构造简单。它由一片石墨烯膜组成，夹在两个产生电场的电极之间。当这个电场振荡,石墨烯也随之振动,声音由此产生。这个设备的非凡之处就是它的性能。Qin Zhou 和Alex Zettl说：“这个几乎在音响设计上没特别之处的石墨烯音响性能堪比市面上的高端耳机。”

原理很简单。在任何音响中必备的隔膜本质上是一个简单的谐振子，它的固有质量和回复力决定着它在不同频率下振动的方式。大多数隔膜需要阻尼作用来拓宽他们“演奏”的频率范围。但是，如Qin Zhou 和Alex Zettl所指的那样：“阻尼工程”很快就会变得复杂和昂贵,不可避免地使功效变得低下。减少所需“阻尼工程”的一个方法是使隔膜变得很轻薄并且具有小的弹簧系数,这样空气本身会抑制它的运动。当材料变薄时大多数会变得弱而脆，这始终是一个棘手的问题。Zhou and Zettl说：“它能够导电,具有极其微小的质量密度,并可以把它的弹性系数设计得很小却依然起作用,强度也很大。这就是为什么石墨烯是理想候选者。”

开发者已经制造了一个使用仅30 纳米厚、直径5毫米的石墨烯薄膜做成隔膜的音响。其性能和传统的森海塞尔MX - 400耳机比起来具有更广阔的前景。他们说：“即使没有优化,音响也能够在整个听觉范围(20 Hz ~ 20 KHz)产生良好的频率，其性能等同甚至优于商业同行中对应的产品”。最重要的是,具有空气阻尼的石墨烯将大部分能量转换成声音,这很高效。这对能耗要求至关重要的移动设备非常有用。所以不难想象,在短期内就可以购买到使用石墨烯的耳机,在长期来看的话这将会主导市场，值得期待。