Très mince, conducteur, et les NM hybrides transparents peuvent être appliqués à la fabrication de haut-parleurs NM amovibles et de microphones à reconnaissance vocale, qui seraient d'apparence discrète en raison de leur excellente transparence et de leur capacité de contact conforme. Crédit :UNIST
Une équipe internationale de chercheurs affiliés à UNIST a présenté une technologie portable innovante qui transforme la peau de l'utilisateur en haut-parleur. Cette percée a été dirigée par le professeur Hyunhyub Ko de l'École d'ingénierie énergétique et chimique de l'UNIST. Créé en partie pour aider les malentendants et les malentendants, la nouvelle technologie peut être explorée plus avant pour des applications telles que les capteurs IoT portables et les dispositifs de soins de santé conformes.
Dans l'étude, l'équipe de recherche a développé ultramince, nanomembranes hybrides transparentes et conductrices d'épaisseur nanométrique, consistant en un réseau de nanofils d'argent orthogonaux noyés dans une matrice polymère. Ils ont ensuite utilisé la nanomembrane comme haut-parleur pouvant être attaché à presque tout pour produire des sons. Les chercheurs ont également introduit un dispositif similaire, faisant office de microphone, qui peuvent être connectés aux smartphones et aux ordinateurs pour déverrouiller les systèmes de sécurité à commande vocale.
Les nanomembranes (NM) sont des couches de séparation moléculairement minces d'une épaisseur nanométrique. Les polymères nanométriques ont attiré une attention considérable en raison de leurs avantages exceptionnels, notamment une flexibilité extrême, poids ultraléger, et une excellente adhérence, leur permettant d'être attachés à presque n'importe quelle surface. Cependant, ils se déchirent facilement et ne présentent aucune conductivité électrique.
L'équipe de recherche a résolu ces problèmes en intégrant un réseau de nanofils d'argent dans une nanomembrane à base de polymère. Cela a permis la démonstration d'un haut-parleur et d'un microphone pouvant être attachés à la peau et imperceptibles. "Notre ultra-mince, transparent, et les NM hybrides conducteurs facilitent le contact conforme avec les surfaces curvilignes et dynamiques sans aucune fissuration ou rupture, " déclare Saewon Kang dans le programme de doctorat en génie énergétique et chimique de l'UNIST, le premier auteur de l'étude.
Les images schématiques de (A) haut-parleur NM pouvant être attaché à la peau avec le réseau orthogonal AgNW et (B) microphone NM portable et transparent. Crédit :UNIST
Il ajoute, « Ces couches sont capables de détecter les sons et vibrations vocales produits par les signaux de tension triboélectrique correspondant aux sons, qui pourraient être explorées plus avant pour diverses applications potentielles, tels que les périphériques d'entrée/sortie audio."
En utilisant les NM hybrides, l'équipe de recherche a fabriqué des haut-parleurs et des microphones NM amovibles sur la peau, qui seraient d'apparence discrète en raison de leur excellente transparence et de leur capacité de contact conforme. Ces haut-parleurs et microphones portables sont minces comme du papier, encore capable de conduire des signaux sonores.
"La plus grande percée de notre recherche est le développement de l'ultra-mince, transparent, et nanomembranes hybrides conductrices d'épaisseur nanométrique, moins de 100 nanomètres, " dit le professeur Ko. " Ces optiques exceptionnelles, électrique, et les propriétés mécaniques des nanomembranes permettent la démonstration d'un haut-parleur et d'un microphone pouvant être fixés sur la peau et imperceptibles."
Les haut-parleurs NM pouvant être fixés sur la peau fonctionnent en émettant un son thermoacoustique par l'oscillation induite par la température de l'air ambiant. L'échauffement Joule périodique qui se produit lorsqu'un courant électrique traverse un conducteur et produit de la chaleur conduit à ces oscillations de température. Il a attiré une attention considérable pour être un extensible, transparent, et haut-parleur amovible sur la peau.
Les microphones portables sont des capteurs, attaché au cou d'un locuteur pour détecter même la vibration des cordes vocales. Ce capteur fonctionne en convertissant la force de frottement générée par l'oscillation de la nanofibre conductrice transparente en énergie électrique. Pour le fonctionnement du microphone, la nanomembrane hybride est insérée entre des films élastiques avec de minuscules motifs pour détecter avec précision le son et la vibration des cordes vocales sur la base d'une tension triboélectrique qui résulte du contact avec les films élastiques.
"Pour les applications commerciales, la durabilité mécanique des nanomébranes et les performances du haut-parleur et du microphone devraient être encore améliorées, " dit le professeur Ko.
