Ученые создали деревянный динамик микромерной толщины
Американские специалисты создали сверхтонкую пленку из натуральной древесины, действующую как микрофон. Конструкция демонстрирует отличные механические свойства, включая высокую прочность на растяжение, и повышает модуль Юнга.
Устройство было разработано командой Вентао Гана, сообщает phys.org. Результаты исследования описаны в Nature Communications. Чтобы доказать работоспособность концепции, группа использовала сверхтонкую деревянную пленку как диафрагму реального динамика для проигрывания музыки. Поверхности с такими механическими и звуковыми свойствами – перспективные кандидаты для следующих поколений акустических систем.
Пленки, чья толщина меняется от микро- до нанометров, могут использоваться в солнечных батареях, упаковках, водоочистных устройствах, персональной электронике и датчиках. Деревянные мембраны – экологически дружественная альтернатива пластиковым, металлическим и другим традиционно используемым материалам. Для создания пленки, толщиной 8,5 мкм, команда частично удалила из пробковой древесины лигнин и гемицеллюлозу. Ученые изготовили очень пористый материал, сохранивший значительное количество целлюлозы в клеточных стенках. Его плотность увеличили горячим прессованием, уменьшив толщину на 97%. Продукт получил высокий предел прочности на разрыв (342 МПа) и модуль Юнга (43,65 ГПа). Это – в 20 и 35 раз лучше показателей натуральной древесины.
Гибкость и пластичность позволили создать из пленки разные оригами-структуры. Материал можно использовать в фотонных устройствах, акустических датчиках и эластичной электронике. Высокий модуль Юнга позволил увеличить резонансную частоту и амплитуду смещений вибраций диафрагмы. Деревянная пленка может использоваться в микрофонах и динамиках с широким частотным диапазоном.
Тесты показали, что показатели материала соответствуют стандартным полимерным аналогам. Команда продемонстрировала работоспособность структуры в прототипе динамика из деревянной диафрагмы, медной катушки и постоянного магнита, заставлявших ее вибрировать. Ученые перевели электрический сигнал в звук, проиграв запись испанского марша матадоров. Авторы намерены продолжить улучшать систему, стремясь заменить деревом пластик, керамику и другие синтетические материалы.
