​В России разработана не имеющая аналогов в мире прозрачная пленка, способная транслировать звук в широком диапазоне, а также поглощать разные шумы. Она состоит из тонкого слоя нанотрубок. Из созданного материала можно делать практически невидимые тончайшие динамики самых разных размеров и системы активного шумоподавления, которые пригодятся в многоквартирных домах.

В ближайшее время разработчики планируют использовать пленку в ультразвуковой аппаратуре. С ее помощью можно будет, например, сканировать дно водоема или отпугивать животных, которые выходят на загородные трассы из леса.

Музыка нанотрубок

Углеродные нанотрубки — это свернутые в рулон листы графена, материала толщиной в один атом углерода. Высокий коэффициент прочности, превосходная тепло- и электропроводность, огнестойкость и другие характеристики данной структуры на порядок выше, чем у большинства известных материалов. Поэтому изучением свойств нанотрубок занимаются исследователи во всем мире.

Российским ученым удалось создать из них «говорящую пленку», которая воспроизводит звуковой сигнал за счет термоакустического эффекта. Под воздействием переменного тока, поступающего по проводам, нанотрубки нагреваются, что вызывает периодическое тепловое расширение внутри подложки и распространение звуковой волны. Получается практически прозрачный динамик.

— Это термоакустический громкоговоритель, — пояснил «Известиям» профессор, заведующий лабораторией наноматериалов Сколковского института науки и технологий, профессор РАН Альберт Насибулин. — Его главный плюс в том, что он способен создавать акустические волны в довольно широком диапазоне.

И стены заговорят

В зависимости от подложки, на которой расположены нанотрубки, устройство может быть гибким или твердым.

— С помощью этого материала можно как проигрывать музыку, так и работать с ультразвуком, — сообщил «Известиям» аспирант Сколтеха Степан Романов. — Мы получили лучшие показатели эффективности среди существующих материалов в термоакустическом процессе.

Как пояснил молодой ученый, в качестве динамиков в телефоне термоакустику применять невыгодно, это слишком энергозатратно. Однако технология открывает возможность делать прозрачные динамики больших размеров, которые можно нанести, например, на стены или другие поверхности.

Ограничения, связанные с энергоемкостью, говорят о том, что наиболее перспективным представляется применение «говорящей пленки» в сфере ультразвукового оборудования, работающего с частотами выше воспринимаемых человеческим ухом — более 20 тыс. герц.

Ультразвук во все стороны

Главное преимущество нового материала перед стандартными ультразвуковыми устройствами, которые используют в качестве преобразователя звука пьезоэлементы (кристаллы), в том, что можно получить сигнал, уровень которого не сильно зависит от воспроизводимой частоты. Причем можно задать любую частоту: низкую, среднюю или высокую. Еще один плюс нового динамика в том, что он распространяет звук не в одну сторону, а во все одновременно.

«Говорящую пленку» предлагают использовать для калибровки ультразвукового оборудования, систем ориентирования роботов, а также для водной локации различных аппаратов и санации дна.

— К нам обращались также строители крупных автотрасс, предлагали использовать этот материал для отпугивания крупных животных. Например, лосей, которые выбегают на дороги и провоцируют аварии, — отметил Степан Романов. — С помощью ультразвука эту проблему можно решить довольно легко, он некомфортен для животных и заставляет их уходить обратно в лес.

Перспективное изобретение

«Говорящая пленка» — очень интересное и перспективное с точки зрения промышленности изобретение, уверен заведующий кафедрой прикладной и технической физики ТюмГУ Борис Григорьев.

— Сразу в голову пришла идея компактной системы активного шумоподавления. Например, если нанести его на поверхность стен в многоквартирном доме, можно до нуля снизить слышимость без использования традиционных пассивных систем, уменьшающих полезную площадь комнат. Известно, что от проблемы тонких межквартирных стен страдают многие жильцы, особенно в домах современной постройки, а мириться с «голосами за стеной» новоселам приходится всю жизнь. Если бы удалось усовершенствовать и адаптировать данное изобретение под эту задачу и вывести его в виде готового продукта на строительный рынок, при разумной цене огромный спрос ему обеспечен, — уверен Борис Григорьев.

Профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета Рауль Родригес также верит в перспективность нового типа динамиков.

— Прозрачность материала является серьезным преимуществом предложенной технологии, которое позволяет найти для нее широкое применение. Например, можно создать многофункциональные умные окна для зданий, которые можно использовать как динамики на частотах, доступных человеческому слуху, а высокие частоты применять для их самоочистки, — считает эксперт. — Гибкость и энергоэффективность материала дает возможность создавать из него портативные устройства, которые можно будет складывать для переноски и хранения, а затем легко разворачивать для использования в качестве громкоговорителя, — уверен эксперт.

Сейчас специалисты Сколтеха продолжают изучать свойства нового материала и обсуждают области его возможного применения с потенциальными коммерческими партнерами. В случае удачных переговоров промышленное производство приборов на основе «говорящей пленки» можно запустить в течение нескольких лет.

Мария Недюк

Похожие новости

  • 10/07/2019

    В России пройдут испытания новой модели сверхзвукового самолёта

    В России в 2019 году пройдут испытания модели сверхзвукового делового самолета разработки "Туполева" со сниженным уровнем звукового удара. Его испытают в аэродинамической трубе, сообщил "Интерфаксу" источник в авиапроме.
    712
  • 06/11/2018

    Российские физики разработали новую микроволновую антенну

    ​Ученые из Университета ИТМО совместно с коллегами из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН предложили новую микроволновую антенну, которая создает однородное магнитное поле в большом объеме и позволяет синхронизировать электронные спины группы дефектов в структуре наноалмаза.
    741
  • 15/11/2019

    Татьяна Голикова: «Привычное название СКИФ»

    ​Заместитель председателя правительства России рассказала на Общем собрании членов РАН о мерах государственной поддержки развития науки на ближайшие годы.  Выступая перед членами Академии, вице-премьер Татьяна Алексеевна Голикова сказала: «Я знаю, что Общее собрание посвящено не только выборам членов РАН, оно затрагивает и содержательные вопросы развития российской науки… Президент страны впервые, наверное, за современную ее историю объявил науку в качестве национального приоритета, и это, безусловно, получило поддержку в ее финансовом обеспечении».
    796
  • 16/10/2018

    Профессор Ильдар Габитов: электроника зашла в тупик

    ​Фотонный компьютер, Wi-Fi из лампочки, материалы-невидимки, боевые лазеры и сверхчувствительные сенсоры... Все это плоды одной и той же науки - фотоники. О том, почему именно свет сегодня стал объектом изучения чуть ли не для половины физиков во всем мире, "Огоньку" рассказал профессор Сколтеха Ильдар Габитов.
    788
  • 25/09/2018

    Физики измерили намагниченность диэлектрика за одну триллионную долю секунды

    Коллектив ученых из России, Германии, Швеции и Японии разработал способ изменить намагниченность диэлектрика, воздействуя на него сверхкороткими лазерными импульсами. Ученым удалось добиться времени изменения намагниченности в одну пикосекунду – это в 100 раз меньше, чем предполагалось ранее.
    691
  • 12/06/2019

    Глава ОИЯИ рассказал о значении участия России в ЦЕРН

    Полноправное участие России в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) необходимо для участия отечественных ученых в проектах в области физики высоких энергий и приведет к укреплению позиций российской науки в мире, считает директор Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) академик Виктор Матвеев.
    516
  • 06/03/2019

    Российские ученые научились «разряжать» грозовые облака

    ​Российские физики научились высекать молнию из грозового облака до того, как оно приблизится к взрыво- или пожароопасному объекту. Опыты проводились с помощью искусственных грозовых ячеек, куда вводили модельные гидрометеоры.
    543
  • 14/12/2018

    Грантополучатели РНФ в программе России-24 «Наука»

    Несколько дней назад вручили Нобелевскую премию за исследования в области лазерной физики. В России тоже успешно работают в этой области. Так, Лаборатория лазерного воздействия Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН Михаила Аграната разработала и совершенствует фемтосекундный лазерный скальпель – оптический пинцет, который работает в бесконтактном режиме и помогает с генетической диагностикой эмбриона, если ему от родителей передались какие-то аномалии.
    1217
  • 19/08/2019

    Физики показали возможность создания магнонных кристаллов

    ​Физики из России и Европы показали принципиальную возможность создания из системы «сверхпроводник — ферромагнетик» магнонных кристаллов — элементарных составляющих будущих посткремниевых электронных устройств, работающих на спиновых волнах.
    310
  • 20/07/2018

    Физики из России создали «лампочку» из оптоволокна, работающую в космосе

    ​Российские ученые создали прототип оптоволоконных источников света, способных работать в космосе и не разрушаться под действием радиации. "Инструкции" по их сборке были опубликованы в Journal of Lightwave Technology.
    633