Le premier haut-parleur audio en graphène surpasse facilement les conceptions traditionnelles

La plupart des haut-parleurs fonctionnent à l'aide d'un diaphragme qui crée des ondes de pression dans l'air en vibrant mécaniquement. Pour l'audibilité humaine, un haut-parleur ou un écouteur idéal devrait générer un niveau de pression acoustique constant de 20 Hz à 20 kHz, c'est-à-dire qu'il devrait avoir une réponse en fréquence plate, disent Qin Zhou et Alex Zettl qui sont tous deux à l'Université de Californie à Berkeley.

Aujourd'hui, ces gars dévoilent un haut-parleur de la taille d'un écouteur qui correspond plus ou moins à cette exigence. Ce qui est inhabituel à propos de ce haut-parleur, c'est que le diaphragme est composé de quelques couches de graphène, le matériau de fil de poulet en carbone qui révolutionne tout, de la conception des transistors aux expériences de physique des particules.

Le nouveau haut-parleur est simple. Il se compose d'un diaphragme en graphène pris en sandwich entre deux électrodes qui créent un champ électrique. Lorsque ce champ oscille, il fait également vibrer le graphène et cela génère du son.

Ce qui est extraordinaire avec ce nouvel appareil, ce sont ses performances. Le haut-parleur en graphène, avec presque aucune conception acoustique spécialisée, fonctionne de manière comparable à un casque commercial de haute qualité, déclarent Zhou et Zettl.

Les raisons sont simples. Le diaphragme de tout haut-parleur est essentiellement un simple oscillateur harmonique avec une masse inhérente et une force de rappel qui déterminent la façon dont il vibre à différentes fréquences. La plupart des diaphragmes doivent être amortis pour élargir la gamme de fréquences sur lesquelles ils fonctionnent. Mais, comme le soulignent Zhou et Zettl, l'ingénierie de l'amortissement devient rapidement complexe et coûteuse et produit des inefficacités énergétiques inévitables.

Une façon de réduire la quantité d'ingénierie d'amortissement requise est de rendre le diaphragme très mince et léger avec une petite constante de ressort afin que l'air lui-même amortisse son mouvement. Mais cela a toujours été une perspective délicate étant donné la faiblesse et la fragilité de la plupart des matériaux lorsqu'ils sont minces.

C'est pourquoi le graphène est le candidat idéal. Il est électriquement conducteur, a une densité de masse extrêmement faible et peut être configuré pour avoir une très petite constante de ressort efficace, disons Zhou et Zettl. Et, bien sûr, c'est aussi très fort.

Ces gars-là ont créé un haut-parleur utilisant un film mince de graphène de seulement 30 nm d'épaisseur et 5 mm de diamètre comme diaphragme. Et ils ont comparé ses performances à un écouteur Sennheiser MX-400 conventionnel avec des résultats prometteurs. Même sans optimisation, le haut-parleur est capable de produire une excellente réponse en fréquence sur toute la région audible (20 Hz ~ 20 KHz), comparable ou supérieure aux performances des homologues commerciaux de conception conventionnelle, disent-ils.

C'est un résultat pratique. Mieux encore, le graphène à amortissement d'air convertit la majeure partie de son énergie en son et est donc extrêmement économe en énergie. Cela sera utile pour les appareils mobiles dans lesquels la consommation d'énergie est cruciale

Il n'est donc pas difficile d'imaginer que des écouteurs utilisant du graphène seront disponibles à court terme et pourraient dominer le marché à long terme. Cela vaut la peine de garder l'oreille ouverte.

Réf : http:// arxiv.org/abs/1303.2391 : Haut-parleur électrostatique en graphène

cacher