Màng thông minh giúp loa nhẹ hơn, tiết kiệm năng lượng hơn

Màng thông minh giúp loa nhẹ hơn, tiết kiệm năng lượng hơn

    Các giáo sư Stefan Seelecke và Paul Motzki tại Đại học Saarland đang phát triển các vật liệu thông minh mở ra con đường mới trong công nghệ tái tạo âm thanh: loa trọng lượng nhẹ sử dụng ít năng lượng hơn so với các loại tương tự thông thường, hình dạng mới cho bộ tạo âm thanh và tín hiệu cũng như các ứng dụng liên quan đến vải dệt khử tiếng ồn. Cơ sở cho những vật liệu thông minh này là các màng silicon siêu mỏng có thể hoạt động như các cơ nhân tạo với các cảm biến tích hợp của riêng chúng. Nhóm nghiên cứu sẽ trình diễn công nghệ mới của họ tại Hannover Messe năm nay từ ngày 17 đến ngày 21 tháng 4 (Hội trường 2, Gian hàng B34).

    Màng siêu mỏng có thể thay thế các thành phần nặng và ngốn điện có trong loa ngày nay—làm cho hệ thống loa nhẹ hơn và bền vững hơn với môi trường. Và điều đó sẽ không chỉ giúp cuộc sống của các kỹ thuật viên sân khấu và những người đi đường dễ dàng hơn, những người phải xếp các tháp loa trong sân vận động và phòng hòa nhạc, mà còn có thể giảm nhu cầu điện trong hàng triệu ngôi nhà. Trình điều khiển loa từ tính thường được tìm thấy trong các hệ thống truyền thanh công cộng và thiết lập loa sân khấu sử dụng rất nhiều năng lượng điện. Không có gì lạ khi mức công suất đạt tới hàng trăm nghìn watt tại các sự kiện quy mô lớn. Nhưng mức tiêu thụ điện năng trong việc lắp đặt âm thanh vòm trong nhà (hệ thống âm nhạc tại nhà hoặc rạp chiếu phim tại nhà) cũng không phải là không đáng kể. Hầu hết chúng ta đều biết loa chạy bằng pin (không dây) cần được sạc lại nhanh như thế nào.

     

    Màng thông minh hiện có thể được sử dụng như một loại trình điền

    Nhưng công nghệ mới được phát triển bởi Giáo sư Stefan Seelecke và nhóm nghiên cứu của ông tại Phòng thí nghiệm Hệ thống Vật liệu Thông minh tại Đại học Saarland và tại ZeMA (Trung tâm Công nghệ Cơ điện tử và Tự động hóa) ở Saarbrücken tiết kiệm năng lượng hơn rõ rệt. Công nghệ của họ không dựa vào các vật liệu đắt tiền và khó kiếm; tất cả những gì nó cần là một màng silicon, một ít muội than và một bộ điều khiển thông minh. Những hệ thống truyền động dựa trên phim mới này mang đến khả năng tạo ra những chiếc loa có hình dạng hoàn toàn mới. Giáo sư Stefan Seelecke cho biết: "Các hệ thống vật liệu thông minh của chúng tôi được làm từ chất đàn hồi điện môi đang mở ra cơ hội để suy nghĩ lại về những gì chúng ta biết trong lĩnh vực âm học. Những hệ thống này có thể giúp công nghệ loa bền vững hơn và phát triển nó theo những hướng mới".

    Phạm vi của các ứng dụng có thể là rất rộng. Ví dụ, các màng này có thể được tích hợp vào vải dệt treo tường để chủ động loại bỏ tiếng ồn xung quanh hoặc nếu được đeo trên cơ thể, chúng có thể phát ra tín hiệu âm thanh. Nhóm nghiên cứu từ Saarbrücken đang trình diễn công nghệ của họ tại Hannover Messe năm nay, nơi họ sẽ tìm kiếm các đối tác thương mại và công nghiệp để họ có thể nghiên cứu và phát triển công nghệ cho các ứng dụng mới.

    Công nghệ này dựa trên các màng silicon mỏng được phủ một lớp dẫn điện để tạo ra các chất đàn hồi điện môi chỉ cần mức năng lượng điện rất thấp để hoạt động. Bằng cách thay đổi điện trường ứng dụng, nhóm nghiên cứu có thể làm cho chất đàn hồi rung ở tần số cao hoặc thực hiện các chuyển động uốn biến đổi liên tục. Nếu màng đàn hồi được cuộn lại, nó có thể được sử dụng như một loại trình điều khiển loa mới, thay thế nam châm điện hoặc nam châm vĩnh cửu nặng nề, tiêu tốn năng lượng điều khiển màng loa mà vẫn mang lại tần số âm trầm phong phú.

     

    Giáo sư Paul Motzki, người đã thực hiện nghiên cứu trong lĩnh vực này với tư cách là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trong nhóm của Seelecke, giải thích: “Một lớp điện cực dựa trên carbon đen có độ linh hoạt cao được in trên cả hai mặt của màng silicon. Motzki cho biết: “Nếu chúng ta đặt một điện áp lên chất đàn hồi, các điện cực sẽ hút lẫn nhau, nén polyme và khiến nó nở ra theo chiều ngang, do đó làm tăng diện tích bề mặt của nó”. sản xuất đổi mới tại Đại học Saarland và tại ZeMA, nơi ông đứng đầu khu vực nghiên cứu Hệ thống Vật liệu Thông minh.

    Bởi vì chúng co lại theo cách này, màng polyme còn được gọi là cơ nhân tạo. Và mỗi khi chúng thay đổi hình dạng, điện dung của phim cũng vậy. Mỗi giá trị điện dung tương ứng với một vị trí cụ thể của phim. Bộ phim về cơ bản trở thành cảm biến của chính nó. Bằng cách kết hợp dữ liệu đo lường với các thuật toán thông minh, nhóm có thể lập trình các chuỗi chuyển động cực nhanh và do đó kiểm soát chính xác hoạt động của màng đàn hồi. Bằng cách thay đổi điện trường ứng dụng, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra xung phim hoặc làm cho nó dao động hoặc uốn cong ở một số tần số cần thiết.

    Màng cũng có thể được tạo ra để tạo ra các âm thanh riêng lẻ hoặc thậm chí nhiều âm sắc nếu một số tần số rung động được đặt chồng lên nhau—biến màng đàn hồi thành loa của chính nó. "Tùy thuộc vào ứng dụng, chúng tôi có thể đồng thời sử dụng phim như một hệ thống truyền động và một bộ tạo âm thanh. Chúng tôi có thể phát triển các giải pháp kỹ thuật với hình dạng và thiết kế mới lạ cũng như cực kỳ nhỏ gọn, chỉ dày vài milimet," Sophie giải thích. Nalbach, người đã làm việc trên các bộ phim thông minh như một phần của luận án tiến sĩ của cô ấy trong nhóm của Giáo sư Seelecke và hiện là trưởng nhóm trong lĩnh vực nghiên cứu Hệ thống Vật liệu Thông minh tại ZeMA.

    Mặc dù các màng này không thay thế đủ không khí để phù hợp với hiệu suất của loa thông thường ngày nay, nhưng chắc chắn chúng có thể được tích hợp vào vải dệt để sau đó có thể phát ra tín hiệu cảnh báo bằng âm thanh.

    Nhóm của Giáo sư Seelecke hiện đang thực hiện một số dự án nghiên cứu khác nhau nhằm phát triển các hệ thống truyền động dựa trên phim này cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm các cách kết nối chúng với nhau để chúng có thể giao tiếp và hợp tác tập thể. Để làm được điều này, các nhà nghiên cứu sẽ cần truyền đạt các khả năng mới cho các bề mặt và giao diện, do đó đòi hỏi phải thu nhỏ công nghệ hơn nữa.

    Công ty Mateligent GmbH được tách ra từ bộ phận của Giáo sư Seelecke để tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển giao các kết quả nghiên cứu dựa trên ứng dụng của họ sang các ứng dụng thương mại và công nghiệp.

    Zalo
    Hotline