Забудьте коробчатые громкоговорители. Ученые показали, что даже кусочек пленки из углеродных нанотрубок (УНТ) может служить как безмагнитный громкоговоритель, если через него пропустить ток с аудиочастотной модуляцией. Такие нанотехнологические громкоговорители – всего лишь несколько десятков нм толщиной – прозрачны, упруги, и им может быть придана различная форма. Такие «листики-громкоговорители» могут быть смонтированы на разного рода поверхностях-изоляторах, таких, например, как стены и потолки комнаты, колонны, окна, флаги и любые места на одежде. Ученые показали, что УНТ громкоговорители могут генерировать звук в широком частотном диапазоне, высокой силы и с малыми искажениями гармоник.

Хорошо известно, что УНТ отличаются высокой прочностью и интересными электрическими свойствами, но никто до настоящего времени серьезно не исследовал их акустических свойств. Группа китайских ученых, состоявшая из научных работников пекинских университетов Шушан Фан (Шушан Фан), и Циньхуа (Tsinghua University) и Пекинского Нормального Университета (Beijing Normal University) обнаружила, что подача электрического тока, промодулированного акустической частотой, на лист УНТ – заставляет последний генерировать звуки. Китайские ученые надеются на то, что открытие приведет к разработке дешевых плоских динамиков. Качество и возможности УНТ динамиков можно представить себе в двух видео – на YouTube: (http://www.youtube.com/watch?…) и в приложении в онлайн-публикации: (http://pubs.acs.org/…z-File004.qt).

Результаты работы опубликованы: Xiao, Lin, et al. «Flexible, Stretchable, Transparent Carbon Nanotube Thin Film Loudspeakers.» ASAP Nano Lett., ASAP Article, (10.1021/nl802750z).

Для получения эффекта громкоговорителя на нанотрубках исследователи пропускают ток, промодулированный аудиочастотой, через лист УНТ; при этом генерируется звук. В отличие от традиционных звуковых динамиков, которые генерируют звук путем создания вибраций в молекулах окружающего воздуха, УНТ-громкоговоритель не излучает вибраций. Ученые использовали виброметр для измерения вибраций в листе УНТ, но не обнаружили их.

По всей видимости, громкоговоритель на нанотрубках работает как термоакустическое устройство: когда промодулированный ток проходит через УНТ-лист, этот лист испытывает быстрые колебания температуры между комнатной и температурой порядка 80о С (176o F). Эти колебания температуры вызывают колебания давления в окружающем воздухе, генерируя звук, в то время как сам УНТ–лист остается неподвижным. Одним из основных достоинств этого метода, отличающего его от традиционных громкоговорителей, заключается в том, что, если даже часть листа из нанотрубок отломится, он должен продолжать производить звук.

«Видео, размещенное на NanoTube» (http://www.youtube.com/watch?…). Флаг-радиодинамик производит звуки, когда ток проходит через него, благодаря термоакустическому эффекту.

Этот термоакустический эффект был открыт в конце 19-го столетия, когда тогдашние ученые пропустили ток через тонкую фольгу с целью получения звукового эффекта, и привел к изобретению «термофона». В общем-то принцип тот же самый, однако, УНТ-лист работает много эффективнее, чем фольга, поскольку не требует так много тепла для существенного повышения температуры. В частности, тепловая емкость листа из нанотрубок в 260 раз меньше, чем платиновой фольги, делая нанотрубки в 260 раз более чувствительными, эффективными и способными генерировать более громкий звук.

Китайские исследователи видят несколько важных приложений громкоговорителей на нанотрубках. Поскольку лист УНТ может быть сильно растянут до таких размеров, при которых он становится прозрачным, и все-таки генерирует звук, то такой лист может быть наложен на жидкокристаллический дисплей для замены традиционных спикеров. Другая возможность видится во внедрении УНТ- спикеров в ткань, например, для пошива специальной одежды.

Евгений Биргер