各式納米材料多年來已被用于麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器。納米顆粒已代替揚(yáng)聲器中的永久磁體，而薄膜中的碳納米纖維也以相似的方式工作，一些人也嘗試用石墨烯制造麥克風(fēng)的聲音。

　　現(xiàn)在，韓國蔚山科學(xué)技術(shù)大學(xué)校的研究者制造了銀納米導(dǎo)線制成的納米膜，用作可伸縮揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)。研究者甚至證明了他們的納米膜可以演奏帕格尼尼的小提琴協(xié)奏曲《鐘聲回旋曲》。此外，這種“智能皮膚”還可以嵌入耳朵或喉嚨，對(duì)聽力和語言障礙有所幫助。

　　這項(xiàng)研究在 8 月 3 日刊登在《Science Advances》雜志上。韓國研究者將這些銀納米線圈包在多聚物納米膜上。為了制造這一比一次性紋身更薄的麥克風(fēng)，研究人員設(shè)計(jì)了伸縮性電子設(shè)備，它可以隨皮膚伸展和彎曲，同時(shí)可以不損失導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能。

　　通過對(duì)不同材料的測試，科學(xué)家最終使用了一個(gè)涂有多層聚合物的銀導(dǎo)線網(wǎng)格，這個(gè)設(shè)備是透明的、可伸縮的并能傳輸聲信號(hào)。

　　研究者選擇納米線而不是其他納米材料是因?yàn)?，其他材料如石墨烯和碳納米管在納米尺度上的機(jī)械強(qiáng)度還不夠。而選擇銀則是因?yàn)殂y比其他材料更容易與這種多聚物雜合。

　　“我們研究中最大的突破在于，我們成功開發(fā)出了薄于 100 納米的超薄透明導(dǎo)電雜化納米膜，”Hyunhyub Ko 說。“這些超凡的光學(xué)、電學(xué)和機(jī)械性能可作為皮膚可接觸式揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)?！盞o 是蔚山科學(xué)技術(shù)大學(xué)校的副教授，也是這項(xiàng)研究的工作者。

　　納米膜揚(yáng)聲器通過由溫差引起的周圍空氣的振蕩來發(fā)出聲音。在接收到音樂播放器的信號(hào)后，電流通過導(dǎo)線產(chǎn)生周期性焦耳發(fā)熱，這一過程可以將線圈加熱到約 33℃，產(chǎn)生了溫度震蕩，進(jìn)而通過改變周圍空氣壓力產(chǎn)生聲音。我們的耳朵可以接收到這種氣壓形成的聲波。

　　而麥克風(fēng)的工作原理這是通過夾在具有微小圖案彈性膜之間的雜合納米膜實(shí)現(xiàn)的。納米膜通過摩擦電壓可精確檢測到聲音震動(dòng)。麥克風(fēng)也可以通過反向操作將語音聲波轉(zhuǎn)換回電信號(hào)，然后通過智能手機(jī)或電腦進(jìn)行儲(chǔ)存和播放。

　　圖 | 納米膜貼在皮膚上后的效果，右圖白色橫線代表 1 mm。（圖源：Science Advances）

　　在揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)中，銀納米線既能提供導(dǎo)電性，又能使納米膜具有獨(dú)立的機(jī)械強(qiáng)度。該研究小組還在的文章中指出，設(shè)備可以檢測來自口腔的聲波，也可以從聲帶震動(dòng)中識(shí)別單詞。

　　研究人員通過 4 個(gè)實(shí)驗(yàn)者用語音識(shí)別解鎖智能手機(jī)對(duì)麥克風(fēng)進(jìn)行測試，其中只有一個(gè)用戶是注冊用戶。在超過 10 次測試中，系統(tǒng)能夠超過98% 的正確率識(shí)別聲音。

　　雖然研究者通過皮膚納米膜證明了技術(shù)的可行性，但這并不意味著技術(shù)已經(jīng)可以被實(shí)際應(yīng)用。研究人員表示，該揚(yáng)聲器的性能與揚(yáng)聲器尺寸和溫度變化成比例。如果直接接觸皮膚，為發(fā)出足夠大音量，每塊單位面積上的輸入功率會(huì)增加太多。

　　此外，Ko 補(bǔ)充到，“對(duì)于商業(yè)應(yīng)用，納米膜的機(jī)械耐久度還需要進(jìn)一步提高。”

　　研究者認(rèn)為，下一步將提高智能皮膚語音輸出的質(zhì)量和音量，以及在麥克風(fēng)區(qū)分不同語音時(shí)的準(zhǔn)確性。他們還希望能找到更好的材料用以大規(guī)模生產(chǎn)。

https://yyk.familydoctor.com.cn/21222/detail/

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