グラフェン・イノベーションの喜ばしい調べ (A Graphene Innovation That Is Music to Your Ears)

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2020/3/11 アメリカ合衆国・ローレンスバークレー国立研究所 (LBNL)

・ LBNL とカリフォルニア大学バークレー(UC Berkley)が開発した、グラフェンをベースとする音響技術のグラフェントランスデューサについて、カリフォルニア州を拠点とする GraphAudio 社が商業化を進めている。
・ 同社では、実施許諾を取得した同技術を利用し、他社の製品に統合できるグラフェンコンポーネントを製造する。既存のオーディオメーカーの製品に取り入れられる、イヤホンやアンプのグラフェンコンポーネントとして、1~2 年以内の商業化を見込む。
・ トランスデューサとして知られる音響発生コンポーネントでのグラフェンの利用に向けて 2016 年に LBNL がライセンス供与した同技術は、スピーカー、イヤホン、ヘッドフォン、マイクロフォン、自動運転車センサーや超音波・エコーロケーション(反響位置)システム等の多様なデバイスに変革もたらす可能性を提供する。
・同グラフェントランスデューサでは、電気信号を音響に変換する、メンブレンと呼ばれる数層のグラフェンフィルムを使用。交流電圧稼働のシリコン電極で、幅数 cm の同グラフェンメンブレとそれを支えるフレームを挟んだもの。電界によるメンブレンの振動が効率的に音響を発生させる。このような静電型トランスデューサは、電気コイルや磁石が必要な従来設計に比べて少ない部品とエネルギーで稼働する。
・ 現在普及しているイヤホンでは、約 10%のみのエネルギーを音に変換し、残りは熱として損失するものがあるが、同グラフェントランスデューサでは約 99%のエネルギーを音に変換できる。また、歪みがほとんど無く、広範囲の可聴周波数やそれらを超える周波数に極めて「均一」に応答。このため、広範囲の低周波数~高周波数や亜音速、超音速において同等の音質を提供できる。
・このような広範囲の周波数帯域への対応可能性により、海底通信のエコロケーションシステム、瓦礫に埋もれた生存者の発見や胎児の高品質画像を撮像する超音波システムでの利用が可能。また、スピーカーでも通用する特性により、高品質マイクロフォンにも有効。
・ 研究室でこれらの技術を実証し、商業化のポテンシャルを確認。コンシューマー・エレクトロニクス・ショー(CES)2020 での実演では、パートナー候補との建設的な議論と来場者の歓心を得た。 GraphAudio 社の製品として、より優れたサラウンドサウンド効果を提供する車輌天井埋め込み薄型スピーカーや、双方向エコローションによる追突防止用カーセンサーを見込む。・ 現在、精密にパターン処理したナノスケールホールで弾性特性を調整可能にした、超薄膜材料による新型のメカニカルトランスデューサを開発中。このような薄膜は、トランスデューサの他に水ろ過や遺伝子配列当の幅広いアプリケーションが可能。
・ 本研究は、米国エネルギー省(DOE)の基礎エネルギー科学局(BES)が支援した。
URL: https://newscenter.lbl.gov/2020/03/11/graphene-innovation-music-to-your-ears/

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