前沿拓展：牙齒矯正 透明貼片
導(dǎo)讀
近日，韓國蔚山國立科技大學(xué)（UNIST）所屬的一支國際科研團隊展示了一項創(chuàng)新型的可穿戴技術(shù)，它可以將你的皮膚變?yōu)?span >揚聲器。
背景
作為廣受各界關(guān)注的前沿科技之一，
柔性可穿戴技術(shù)
為人類帶來了許多有價值的應(yīng)用，例如顯示
、成像
、存儲
、健康監(jiān)測
、能量存儲
等。基于織物的OLED（圖片來源：KAIST）
基于碳納米管的柔性太赫茲成像儀（圖片來源：東京工業(yè)大學(xué)）
用藍光或者綠光分別在柔性晶體管上“寫入”或“擦除”信息。（圖片來源：Paolo Samori / 斯特拉斯堡大學(xué) & CNRS）
由面巾紙轉(zhuǎn)化而來的可穿戴傳感器（圖片來源：Dennis R. Wise / 華盛頓大學(xué)）
可以從汗水中提取能量的新型柔性燃料電池（圖片來源：加州大學(xué)圣地亞哥分校）
聲學(xué)，也是柔性可穿戴技術(shù)的一個頗具潛力的應(yīng)用領(lǐng)域，然而這一領(lǐng)域的應(yīng)用似乎并不多。去年，筆者介紹過一個經(jīng)典的聲學(xué)應(yīng)用。美國密歇根州立大學(xué)的研究團隊開發(fā)出一個如同紙張般薄的
柔性可穿戴設(shè)備
，它不僅可從人體運動中吸取能量，還能做成柔性的揚聲器或者麥克風(fēng)，甚至可以將揚聲器和麥克風(fēng)合二為一。如同小旗一般的可折疊的揚聲器（圖片來源：密歇根州立大學(xué)）
如同貼片一般的柔性麥克風(fēng)（圖片來源：密歇根州立大學(xué)）
這種設(shè)備可以實現(xiàn)聲能和電能之間雙向轉(zhuǎn)化，不僅能通過電產(chǎn)生聲，也可通過聲產(chǎn)生電。未來，這種設(shè)備有望集成到個人電腦、可穿戴設(shè)備、智能硬件等一些列消費電子產(chǎn)品中。
創(chuàng)新
今天，筆者要再為大家介紹一項在聲學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的柔性可穿戴技術(shù)。
近日，韓國蔚山國立科技大學(xué)（UNIST）所屬的一支國際科研團隊展示了一項創(chuàng)新型的可穿戴技術(shù)，它可將你的皮膚變?yōu)?span >揚聲器。
（圖片來源：UNIST）
這項突破性的研究由韓國蔚山國立科技大學(xué)能源與化學(xué)工程學(xué)院教授 Hyunhyub Ko 領(lǐng)導(dǎo)。
（圖片來源：UNIST）
技術(shù)
在這項研究中，科研團隊開發(fā)出了超薄、透明、導(dǎo)電的雜化納米薄膜，它具有納米級的厚度，并由嵌入到聚合物基體中的正交的銀納米線陣列組成。
用正交的銀納米線陣列制造出獨立式的雜化納米薄膜（圖片來源：參考資料【2】）
然后，為了演示他們的納米膜，他們將納米薄膜做成可粘貼到任何物體表面并發(fā)聲的揚聲器。研究人員也開發(fā)了一個相似的設(shè)備來作為麥克風(fēng)使用，它能與智能手機以及電腦相連接，用于解鎖需要語音激活的系統(tǒng)。
基于語音的個人系統(tǒng)（圖片來源：參考資料【2】）
納米薄膜（NMs）是分子薄的隔離層，厚度為納米級。聚合物納米膜由于其杰出的優(yōu)點，例如極大的柔性、超輕的重量、卓越的黏合性（它們幾乎可粘貼到任何物體的表面），受到了各界極大的關(guān)注。然而，它們卻容易被扯破，而且不具備導(dǎo)電性。
研究人員通過將銀納米線網(wǎng)絡(luò)嵌入到聚合物基的納米薄膜中，解決了上述問題，從而展示了可粘貼到皮膚上、讓人不易察覺的揚聲器和麥克風(fēng)。
銀納米線復(fù)合物雜化納米薄膜與三維微結(jié)構(gòu)的共形接觸（圖片來源：參考資料【2】）
韓國蔚山國立科技大學(xué)能源與化學(xué)工程系博士后、論文第一作者 Saewon Kang 表示：“我們的超薄、透明且導(dǎo)電的雜化納米薄膜，改良了與曲線且不斷變化的表面之間的共形接觸，且不會帶來任何開裂和斷裂。”
他補充說：“這些層可以檢測到相應(yīng)的摩擦電壓信號帶來的聲音以及聲樂振動，它可以通過進一步開發(fā)帶來各種潛在應(yīng)用，例如聲音輸入輸出設(shè)備。”
研究團隊采用雜化納米薄膜，制造出可以粘貼到皮膚上的納米薄膜揚聲器與麥克風(fēng)。它們具有的卓越透明性與共形接觸能力，因此不容易被察覺到。這些可穿戴的揚聲器和麥克風(fēng)厚度如紙張一般，卻仍能傳導(dǎo)聲音信號。
這種可粘貼到皮膚上的納米薄膜揚聲器的工作方式，是通過溫度誘致的周圍空氣振蕩激發(fā)熱聲。當(dāng)電流通過導(dǎo)體并產(chǎn)生熱量導(dǎo)致這些溫度振蕩時，就會發(fā)生這種周期性的焦耳加熱。它成為了一個可拉伸、透明且可粘貼到皮膚上的揚聲器，因此受到了極大關(guān)注。
可以粘貼到皮膚上的納米薄膜揚聲器（圖片來源：參考資料【2】）
可穿戴的麥克風(fēng)是一種可粘貼在說話者的脖子上，甚至可以感知到聲帶振動的傳感器。這種傳感器是通過將由透明導(dǎo)電納米纖維振蕩產(chǎn)生的摩檫力轉(zhuǎn)化為電能來工作的。從麥克風(fēng)的運作來說，這種雜化納米薄膜被插入到具有微型圖案的彈性薄膜之間，基于與彈性薄膜接觸帶來的摩擦電壓，地檢測聲音與聲帶的振動。
可穿戴且透明的納米薄膜麥克風(fēng)（圖片來源：參考資料【2】）
價值
Ko 教授表示：“我們研究的大突破就是開發(fā)出超薄、透明且導(dǎo)電的雜化納米薄膜，其厚度是納米級的，低于100納米。納米薄膜杰出的光學(xué)、電氣與機械性能，帶來了可以粘貼到皮膚上、不容易被察覺的揚聲器和麥克風(fēng)?！?/span>
這項新技術(shù)除了可以幫助到聽力和語言障礙患者，還可以經(jīng)過進一步開發(fā)用于各種各樣的潛在應(yīng)用，例如可穿戴的
物聯(lián)網(wǎng)
（IoT）傳感器以及共形的醫(yī)療保健裝置
。未來
Ko 教授表示：“對于商業(yè)應(yīng)用來說，納米膜的機械持久度以及揚聲器和麥克風(fēng)的性能都有待進一步改良。”
關(guān)鍵字
可穿戴
、柔性電子
、物聯(lián)網(wǎng)
、揚聲器
、納米薄膜
參考資料
【1】http://news.unist.ac.kr/transparent-loudspeakers-and-mics-that-let-your-skin-play-music/
【2】Saewon Kang, Seungse Cho, Ravi Shanker, Hochan Lee, Jonghwa Park, Doo-Seung Um, Youngoh Lee, Hyunhyub Ko. Transparent and conductive nanomembranes with orthogonal silver nanowire arrays for skin-attachable loudspeakers and microphones. Science Advances, 2018; 4 (8): eaas8772 DOI: 10.1126/sciadv.aas8772
來源： IntelligentThings
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