Altavoces planos para móviles fabricados con un aerogel de grafeno

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El uso de nanomateriales para la fabricación de altavoces es un campo que se lleva estudiando desde hace tiempo y que ya ha dado resultados de potencial aplicación en la industria.
Recientemente, unos investigadores del Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) han dado un paso más allá y han desarrollado un altavoz plano a partir de un aerogel de óxido de grafeno reducido, el cual podría utilizarse en teléfonos móviles o incluso en superficies curvas, al no precisar de una caja de resonancia en la que distintas partes mecánicas vibren para producir el sonido.

El altavoz recupera una idea conocida desde hace tiempo, la termoacústica, basada en la producción de sonido por el calentamiento y enfriamiento rápido de un material. El uso del grafeno aprovecha su elevada conductividad térmica y eléctrica para este efecto, de forma que el aire en contacto con el altavoz sufre rápidas expansiones y contracciones producidas por el calentamiento/enfriamiento del grafeno, con las consecuentes vibraciones sonoras.

Para fabricar un altavoz termoacústico de alta eficiencia se necesita que el material de fabricación tenga una mínima disipación de calor, lo que se consigue utilizando conductores extremadamente delgados, como puede ser el grafeno. Además, en caso de usar grafeno, no conviene se fabrique soportado en un metal porque este afectaría a esta disipación de calor. Una opción, por tanto, es un material 3D basado en el grafeno.

Según los investigadores que han desarrollado el dispositivo, basado en un aerogel 3d de grafeno, la ventaja principal de este altavoz reside, además, en su facilidad de fabricación, lo que le hace apto para numerosas aplicaciones comerciales, entre las que podrían destacar los altavoces de teléfonos móviles. De hecho, ya existían estudios que habían fabricado altavoces con estructura tridimensional de grafeno, pero utilizando métodos más costosos como el CVD.

Este sencillo procedimiento de fabricación consiste en dos sencillos pasos que no precisan de ningún modelo o plantilla. El primer paso consiste en gelificar una disolución de óxido de grafeno (GO) mediante una liofilización. A continuación, este gel de GO se somete a un tratamiento de reducción química y dopaje con nitrógeno para mejorar sus propiedades eléctricas. Todo este proceso da lugar a un aerogel de óxido de grafeno reducido con grupos nitrogenados (N-rGOA), cuya estructura tridimiensional es fácilmente modulable, según indican los autores del estudio.

De hecho, este control sencillo de la estructura porosa macroscópica del altavoz ha permitido analizar la influencia de la densidad de área y de la propia estructura 3D en el nivel de presión de sonido producido por el dispositivo. Gracias a este análisis los investigadores concluyen que el altavoz debería estar formado por 16 de estos aerogeles de grafeno, dispuestos en forma de matriz cuadrada, y optimizado para trabajar a una potencia de 40W, ya que se reduce la resistencia y se mejora la eficiencia en la conversión energética de la presión sonora.

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