石墨烯薄膜扬声器.doc

石墨烯薄膜扬声器美国研究人员利用石墨烯制作了一种新型的薄膜扬声器，这种扬声器有着跨越整个音频范围（20赫兹-20千赫兹）的频率响应，并且有着优异的低功耗性能而这些特性，完全是源于材料的特殊性，而并非借助独特的设计获得基本原理石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，它是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料这种材料具有优异的透光性，吸收率仅为2.3%，导热系数高达5300 W/m·K，同时也是目前世上电阻率最小的材料这种扬声器，主要是利用了这种薄膜材料的机械性能和导电性能其原理如图1所示图1 石墨烯薄膜扬声器结构示意图扩音器通过振动一层极薄的石墨烯隔膜来工作当声波在空气中传播时，声波的振动在周围空气中产生压力波，并且，其频率依赖于声音的频率人类的耳朵能探测到介于20赫兹（极低的音调）和20千赫兹（极高的音调）之间的频率由于石墨烯薄膜的质量极小，因此，其本身的惯性对频率共振的影响差异也极小从而，在人类的可听频率范围内，石墨烯薄膜有着相当均匀的频率响应工艺技术来自伯克利（Berkeley）的研究人员采用化学蒸汽沉积的方法，制作了30纳米厚、7毫米宽的石墨烯薄膜；将这片石墨烯夹在两个涂有二氧化硅的驱动多孔硅电极之间，以防止石墨烯在非常大的驱动振幅下意外短路。

当电极通电之后，产生的静电力使得石墨烯片振动，进而产生声音通过改变所加电能的大小，就会产生不同的声音如前面所述，这些声音能被人耳轻易的捕捉到，同时也有着高保真度经过测试，这种扬声器（核心部件）的性能，不输于高质量的商业耳机（Sennheiser® MX-400）同时，由于石墨烯膜很薄，扬声器不需要人工阻尼（与商业配置不同）来消除系统的某些干扰频率，而仅有空气阻尼所造成的减幅这使得这种器件能在几纳安培的电流下运行，因而消耗了远少于传统扩音器所需的能量。