Прорыв в области звука может в конечном итоге привести к появлению таких потребительских товаров, как складной громкоговоритель, активируемая голосом заплатка безопасности для компьютеров и даже говорящая газета.«Каждая технология начинается с прорыва, и это прорыв для данной конкретной технологии», — сказал Нельсон Сепульведа, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники МГУ и главный исследователь проекта, финансируемого из федерального бюджета.«Это первый сверхтонкий, гибкий, масштабируемый и двунаправленный преобразователь, что означает, что он может преобразовывать механическую энергию в электрическую, а электрическую энергию в механическую».В конце 2016 года Сепульведа и его команда успешно продемонстрировали свое пластинчатое устройство, известное как ферроэлектретный наногенератор, или FENG, используя его для питания клавиатуры, светодиодной подсветки и сенсорного ЖК-экрана.
Этот процесс работал с проведением пальца или легким нажатием, чтобы активировать устройства, преобразовывая механическую энергию в электрическую.Текущий прорыв увеличивает удобство использования FENG. Исследователи обнаружили, что высокотехнологичный материал может действовать как микрофон (улавливая вибрации звука или механической энергии и преобразовывая их в электрическую), а также как громкоговоритель (работая в обратном направлении: преобразовывая электрическую энергию в механическую энергию. ).Чтобы продемонстрировать эффект микрофона, исследователи разработали заплатку безопасности FENG, которая использует распознавание голоса для доступа к компьютеру.
Патч успешно защитил индивидуальный компьютер от внешних пользователей. «Устройство настолько чувствительно к вибрациям, что улавливает частотные составляющие вашего голоса», — сказал Сепульведа.Чтобы продемонстрировать эффект громкоговорителя, ткань FENG была встроена в спартанский флаг MSU. Музыка передавалась с iPad через усилитель на флаг, который затем безупречно воспроизводил звук. «Сам флаг стал громкоговорителем», — сказал Сепульведа. «Таким образом, мы могли бы использовать его в будущем, взяв традиционные громкоговорители, большие, громоздкие и потребляющие много энергии, и заменив их этим очень гибким, тонким и маленьким устройством».
«Представьте себе день, когда кто-то сможет вытащить из кармана легкий громкоговоритель, ударить его о стену и передать свою речь в комнату, полную людей», — сказал Сепульведа.«Или представьте себе газету, — добавил он, — где листы — это микрофоны и громкоговорители. По сути, у вас может быть голосовая газета, которая отвечает вам».Вэй Ли, инженер-исследователь МГУ и ведущий автор статьи в Nature Communications, сказал, что другие потенциальные применения FENG включают шумоподавляющую пленку и браслет для мониторинга состояния здоровья, который защищен голосом.
«Многие люди сосредотачиваются на аспектах гибкой электроники, связанных со зрением и прикосновением, — сказал Ли, — но мы также делаем упор на аспектах технологии речи и слушания».Инновационный процесс создания FENG начинается с силиконовой пластины, которая затем изготавливается из нескольких слоев или тонких листов экологически чистых веществ, включая серебро, полиимид и полипропиленовый ферроэлектрет. Ионы добавляются так, что каждый слой в устройстве содержит заряженные частицы.
Электрическая энергия создается, когда устройство сжимается движением человека или механической энергией.