Graphen in Lautsprechern und Ohrhörern

Lautsprecher und Ohrhörer werden mit tragbaren Geräten wie Smartphones, Laptops, Notebooks und Tablets verwendet. Im Inneren eines Lautsprechers vibriert ein flexibles Material wie Papier oder Kunststoff, das eine dünne Membran bildet, und verstärkt diese Schwingungen, wobei Schallwellen in die umgebende Luft und zu den Ohren gepumpt werden, die je nach Frequenz unterschiedliche Töne erzeugen. Audiogerät
Die Qualität eines Lautsprechers hängt davon ab, wie flach sein Frequenzgang ist – also von der Fähigkeit der Konstruktion, einen konstanten Schalldruckpegel von 20 Hz bis 20 kHz im hörbaren Bereich zu liefern. Gegenwärtig verwenden sie herkömmliche Lautsprechertypen, die in ihrem Betrieb Beschränkungen in Bezug auf Größe, Frequenzgang und Leistungsaufnahme aufweisen.
Graphen-Lautsprecher
Forscher der University of California in Berkeley haben einen Graphen-Lautsprecher hergestellt, der zwar kein spezifisches Design hat, aber bereits so gut oder sogar besser ist als bestimmte kommerzielle Lautsprecher und Ohrhörer.
Graphen-Lautsprecher haben extrem niedrige Masse, hat einen relativ flachen Frequenzgang im hörbaren Bereich des Menschen und ist sehr stark, so dass daraus sehr große, extrem dünne Filmmembranen hergestellt werden können, die effizient Schall erzeugen. Das bedeutet auch, dass der Lautsprecher nicht (im Gegensatz zu handelsüblichen Geräten) künstlich gedämpft werden muss, um ungewollte Frequenzgänge zu verhindern, sondern lediglich durch die Umgebungsluft gedämpft wird. Ein solches Gerät kann mit nur wenigen Nanoampere betrieben werden und verbraucht daher viel weniger Strom als herkömmliche Lautsprecher.
Arbeiten
Die Forscher behaupten, dass sie Lautsprecher aus einer 30 nm dicken, 7 mm breiten Graphenplatte hergestellt haben, die durch chemische Gasphasenabscheidung gewachsen ist. Die Membran ist zwischen zwei mit Siliziumdioxid beschichteten perforierten Siliziumelektroden angeordnet, um zu verhindern, dass das Graphen bei sehr großen Antriebsamplituden versehentlich mit den Elektroden kurzgeschlossen wird. Wenn Strom an die Elektroden angelegt wird, wird eine elektrostatische Kraft erzeugt, die die Graphenfolie vibrieren lässt und Geräusche erzeugt. Durch Ändern der zugeführten Leistung können verschiedene Klänge erzeugt werden. Diese Geräusche sind für das menschliche Ohr leicht hörbar und haben auch eine hohe Wiedergabetreue.
Die Berkeley-Forscher behaupten, dass die zur Herstellung des Lautsprechers verwendete Technik sehr einfach ist und leicht skaliert werden könnte, um noch größere Membranflächen und damit größere Lautsprecher herzustellen.