Пленку с серебряной нанопроволокой превратили в прозрачный динамик и микрофон

Saewon Kang et al. / Science Advances, 2018

Корейские ученые создали гибридную пленку, состоящую из серебряных нанопроволок, помещенных в полимерную матрицу. На ее основе исследователи создали работающие прототипы динамика и микрофона, которые можно безопасно закреплять прямо на коже человека. Статья опубликована в журнале Science Advances.

Носимые устройства рассматриваются многими инженерами в качестве перспективной замены смартфону или другим устройствам для многих применений. Поскольку управлять небольшими носимыми устройствами не так удобно, разработчики предлагают использовать разные альтернативные способы управления, к примеру, с помощью жестов руки и пальцев, а также голосовых команд. Для этого устройство должно быть оборудовано микрофоном и динамиком, причем желательно, чтобы они были гибкими и не мешали повседневным движениям при ношении.

Хён Хёп Ко (Hyunhyub Ko) вместе с коллегами из Национального института науки и технологий Ульсана создали тонкую прозрачную проводящую пленку, которую можно использовать в качестве динамика или микрофона в носимых устройствах. Пленка представляет собой композит из двух материалов — серебряных проволок со средней длиной 20 микрометров и диаметром 35 нанометров, а также матрицы из парилена. Сначала ученые создавали на кремниевой подложке временный слой оксида цинка, на который с помощью стержня Мейера наносили нанопроволоки. Такой способ нанесения позволяет ориентировать вытянутые частицы по направлению нанесения. Ученые наносили их в перпендикулярных направлениях, благодаря чему они получили сетку из проволок. После этого с помощью химического осаждения из газовой фазы они наносили на серебряную сетку парилен, а затем удаляли временный слой из оксида цинка и получали свободные композитные пленки.

Получившиеся пленки оказались практически полностью прозрачными — прозрачность 93,1 процента в видимом диапазоне светового излучения. По сравнению с обычной париленовой пленкой композит с серебряными проволоками получился более прочным, а также электропроводным. Кроме того, ученые показали, что он хорошо прилегает и закрепляется на коже, несмотря на ее неровную поверхность.

На основе пленки ученые создали два работающих прототипа. Один из них представляет собой динамик, состоящий из пленки и подключенных электродов. При пропускании переменного тока через пленку она нагревается, резко нагревает находящийся рядом окружающий воздух, что вызывает в нем акустические колебания. Ученые продемонстрировали работу динамика, проиграв на нем «Кампанеллу»:


Кроме динамика исследователи создали и микрофон, в основе которого лежит та же пленка. По сути, он представляет собой трибоэлектрический генератор. С двух сторон от пленки расположена пленка с вырезом из полидиметилсилоксана, а также структура из микропирамидок из того же материала. Два слоя подключены к измерительному устройству. Звуковые колебания заставляют пленку из композита колебаться, а, поскольку на ней сконцентрирован положительный заряд, изменение расстояния между слоями вызывает ток, по которому можно восстановить звук.

Другие ученые также работают над созданием электронных устройств, которые можно наносить непосредственно на кожу. В прошлом году мы собрали самые заметные разработки в этой области в материале «Электронная кожа».

Григорий Копиев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.