Графеновые источники звука создали в Новосибирске

Новосибирск. 18 ноября. ИНТЕРФАКС - Исследователи из Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН (ИТ СО РАН) создали ряд устройств на основе графена, сообщает издание СО РАН "Наука в Сибири".

Отмечается, что благодаря термоакустическим свойствам материала такие приборы можно будет использовать как источники звука, средства шумоподавления и нагревательные элементы.

Статья об этом опубликована в международном журнале Applied Acoustics.

"Методом химического осаждения мы получаем тонкие однослойные или многослойные графеновые пленки из метана на медной фольге. Такие пленки можно применять для создания различных устройств: сенсоров, датчиков потока жидкостей и термоакустических преобразователей. Последние работают иначе, чем обычные динамики: звук создается не движением мембраны, а изменением температуры поверхности графена. Нагреваясь и остывая, поверхность формирует тепловые волны, которые меняют плотность воздуха и тем самым возбуждают акустические колебания", - приводятся в сообщении слова заведующего лабораторией синтеза новых материалов ИТ СО РАН Дмитрия Смовжа.

Одноатомный слой графена накапливает минимум тепла, моментально отдавая его окружающему воздуху, тогда как традиционным металлическим покрытиям нужны десятки нанометров толщины, это позволяет минимизировать потери тепла и оптимизировать производительность устройства.

Работа началась с графеновых нагревателей. Тогда исследователи изучали теплообмен графеновой пленки с окружающей атмосферой. Позже, сделав надежные графеновые нагреватели, начали экспериментировать с термоакустическими свойствами таких пленок: включали классические музыкальные произведения и наблюдали, как графен создает звук,

С помощью герметичных вакуумных реакторов, которые позволяют точно регулировать температуру и состав газов, ученые получили высококачественную графеновую пленку, которую затем перенесли с медной основы через жидкость или полимеры.

Следующий этап производства функциональных элементов - нанесение электродов. Для этого используется установка магнетронного напыления, оснащенная тремя магнетронами и системой очистки подложек ионным пучком, которая позволяет получать чистые металлические покрытия и гетероструктуры.

На графеновый чип сначала наносится слой титана для улучшения сцепления, затем - медные контактные площадки. Эта последовательность предотвращает деградацию контактов, характерную для многих подобных композитов. После завершения процесса напыления получаются готовые устройства, пригодные для интеграции в измерительные системы.

Благодаря исключительной прозрачности (до 97%) графен подходит для нанесения на окна и экраны, позволяя создать умные покрытия, способные поглощать посторонние шумы и воспроизводить звук.

Например, окно или телевизор будут звучать сами собой, не имея заметных динамиков. Даже кабину самолета можно покрыть графеном, превратив ее в источник информативных сообщений для пилотов, практически невидимый глазу. Кроме того, графен подходит для защиты автомобильных и авиационных стекол от обледенения. В отличие от традиционного покрытия из индий-оловянного оксида (ITO), графеновые пленки не создают бликов и сохраняют стабильность свойств при сильных изгибах и деформациях.