Создан деревянный динамик толщиной 1 мкм

Группа исследователей создала прочную ультратонкую пленку из натуральной древесины, которую затем использовала в качестве диафрагмы для аудиоколонки.

Тонкие пленки из пластика, металла, керамики и углерода широко применяются в различных сферах, от упаковки пищи и очистки воды, до электроники и солнечных элементов. Однако мембраны, используемые в акустических системах, должны быть не только тонкими, но и обладать высокой механической прочностью, чтобы обеспечить необходимую чувствительность и амплитуду колебаний.

Пленки из металла, керамики и углерода очень упругие, но их сложно и дорого производить, а пластиковые менее эффективны и загрязняют окружающую среду. Поэтому команда материаловеды и инженеры из Мэрилендского университета в Колледж-Парке решили использовать в качестве основы натуральные материалы на основе целлюлозы.

Для созданий ультратонкой пленки толщиной менее 8,5 микрометров они частично удалили  лигнин (делигнификация) и гемицеллюлозу из продольно разрезанной бальзовой древесины, чтобы сохранить структуру канала. Далее для увеличения плотности полученного пористого материала его подвергли обработке горячим прессованием, что также уменьшило его толщину на 97%. Целлюлозные нановолокна в ультратонкой пленке оставались высокоориентированными, но более плотно ламинированными по сравнению с натуральной древесиной.

Механические испытания показали, что материал обладает прочностью на разрыв до 342 МПа и модулем Юнга 43,65 ГПа. Это в 20 и 35 раз лучше показателей натуральной древесины, соответственно.

Такие характеристики пленки позволили команде без проблем сгибать и складывать ее, а также применить в качестве акустического преобразователя для сборки миниатюрного динамика с широкой полосой пропускания, высокой чувствительностью и уровнями звукового давления. Прототип содержал деревянную диафрагму и плату с миниатюрным динамиком, содержащим медную катушку и постоянный магнит.

В дальнейшем группа планирует усовершенствовать конструкцию мембраны и разработать технологию промышленного применения в производстве микрофонов, слуховых аппаратов и акустических датчиков.

Ранее мы также сообщали об изобретении прозрачной древесины и древесного термоэлектрогенератора.