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El primer altavoz de audio de grafeno supera fácilmente a los diseños tradicionales
La mayoría de los altavoces funcionan con un diafragma que crea ondas de presión en el aire al vibrar mecánicamente. Para la audibilidad humana, un altavoz o auricular ideal debe generar un nivel de presión de sonido constante de 20 Hz a 20 kHz, es decir, debe tener una respuesta de frecuencia plana, dicen Qin Zhou y Alex Zettl, ambos en la Universidad de California, Berkeley.
Hoy, estos muchachos presentan un altavoz del tamaño de un auricular que más o menos cumple con este requisito. Lo inusual de este altavoz es que el diafragma está hecho de unas pocas capas de grafeno, el material de alambre de gallinero de carbono que está revolucionando todo, desde el diseño de transistores hasta los experimentos de física de partículas.
El nuevo altavoz es simple. Consiste en un diafragma de grafeno intercalado entre un par de electrodos que crean un campo eléctrico. Cuando este campo oscila, hace que el grafeno también vibre y esto genera sonido.
Lo extraordinario del nuevo dispositivo es su rendimiento. El altavoz de grafeno, que casi no tiene un diseño acústico especializado, funciona de manera comparable a un auricular comercial de alta calidad, dicen Zhou y Zettl.
Las razones son sencillas. El diafragma de cualquier altavoz es esencialmente un oscilador armónico simple con una masa inherente y una fuerza restauradora que determina la forma en que vibra a diferentes frecuencias. La mayoría de los diafragmas deben amortiguarse para ampliar el rango de frecuencias sobre las que funcionan. Pero, como señalan Zhou y Zettl, la ingeniería de amortiguación se vuelve rápidamente compleja y costosa y produce inevitables ineficiencias energéticas.
Una forma de reducir la cantidad de ingeniería de amortiguación requerida es hacer que el diafragma sea muy delgado y liviano con un pequeño resorte constante para que el aire mismo amortigüe su movimiento. Pero esa siempre ha sido una perspectiva complicada dado lo débiles y frágiles que se vuelven la mayoría de los materiales cuando son delgados.
Por eso el grafeno es el candidato ideal. Es conductor de electricidad, tiene una densidad de masa extremadamente pequeña y se puede configurar para tener una constante de resorte efectiva muy pequeña, dicen Zhou y Zettl. Y, por supuesto, también es muy fuerte.
Estos chicos han creado un altavoz usando una fina película de grafeno de solo 30 nm de grosor y 5 mm de diámetro como diafragma. Y han comparado su rendimiento con el de un auricular Sennheiser MX-400 convencional con resultados prometedores. Incluso sin optimización, el altavoz puede producir una excelente respuesta de frecuencia en toda la región audible (20 Hz ~ 20 KHz), comparable o superior al rendimiento de sus homólogos comerciales de diseño convencional, dicen.
Ese es un resultado útil. Lo mejor de todo es que el grafeno amortiguado por aire convierte la mayor parte de su energía en sonido y, por lo tanto, es extremadamente eficiente desde el punto de vista energético. Será útil para dispositivos móviles en los que el consumo de energía es crucial.
Por lo tanto, no es difícil imaginar que los auriculares que usan grafeno estarán disponibles a corto plazo y pueden llegar a dominar el mercado a largo plazo. Vale la pena mantener un oído atento.
Ref: http: // arxiv.org/abs/1303.2391 : Altavoz de grafeno electrostático