Шведские исследователи использовали целлюлозные волокна, покрытые магнитоактивными наночастицами, для того, чтобы создать сверхтонкую акустическую систему.

Такой материал мог бы выступить в роли более дешевой и более экологически дружественной альтернативы полимерам, которые обычно применяются для изготовления динамиков и громкоговорителей.

Центром стандартной акустической системы является большой магнит, который становится все сложнее и сложнее внедрять в наши уменьшающиеся гаджеты. Катушка, прикрепленная к мембране громкоговорителя, управляет движением мембраны, в результате чего генерируются акустические волны, однако мощность этой катушки также может и ухудшить качество воспроизведения звука. Биокомпозитная мембрана, разработанная Ричардом Олссоном (Richard Olsson), Ларсом Бергландом (Lars Berglund) и их исследовательскими группами из Королевского технологического института в Стокгольме, устраняет необходимость в громоздком магните и увеличивает качество звука, поскольку в новой системе отсутствует контакт катушки с мембраной.



Толщина мембраны новой акустической системы составляет всего 5 микрометров. (Рисунок из J. Mater. Chem. C, 2013, DOI: 10.1039/c3tc31748j)

Для создания биокомпозитной мембраны на целлюлозных нановолокнах надежно закрепляют магнитоактивные наночастицы, позволяющие сформировать магнитный гель. Такой гель может наноситься аэрозольным методом, через сопло распылителя, что позволяет добиться равномерного распределения частиц по мембране.

Равномерное распределение частиц важно, так как их неравномерное распределение может стать причиной хрупкости материала вследствие потери им эластичности. Олссон говорит, что жесткость целлюлозы подходит для быстрой скорости реакции акустической системы. Механические свойства целлюлозных нанофибрил сопоставимы с высококачественными синтетическими волокнами, при этом, в отличие от синтетических полимерных материалов целлюлозные волокна получают из возобновляемого сырьевого источника –древесной массы.

Свойства мембраны могут быть прекрасным настроены за счет внедрения различных магнитоактивных наночастиц в нанофибриллы целлюлозы. Внедрение магнитоактивных наночастиц в саму мембрану, толщина которой составляет всего лишь 5 мкм, подразумевает отсутствие большого внешнего магнита. Катушка все еще управляет мембраной, но не нуждается в непосредственном креплении к мембране.

Производит глубокое впечатление то, что высокое качество звучания новой акустической системы обеспечивается несмотря на то, что единственное, что окружает поверхность мембраны – это воздух. Для демонстрации качества звучания исследовательская группа использовала музыку, которая была любезно предоставлена канадским музыкантом Роми Мэйс (Romi Mayes).

Венделин Старк (Wendelin Stark), эксперт по функциональным материалам из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, восторженно отзывается о новом материале. Он говорит, что такой материал способствует очень мягким и четким колебаниям, поскольку каждая магнитоактивная частица участвует в натяжении волокна. Такое единообразное приложение силы создает определенное движение, требуемое для высококачественного звучания.

В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы можно было увеличить громкость своей новой акустической системы, не потеряв при этом высокое качество звукопередачи качества звука.