超薄、透明且导电的混合纳米膜可使皮肤变成扬声器

蔚山国家科学技术研究院（UNIST）的一个国际研究团队提出了一种可将您的皮肤变成扬声器创新的可穿戴技术。

这一突破是由UNIST能源与化学工程学院的hyhyub Ko教授主持的。这项新技术的开发在一定意义上是为了帮助有听力和语言障碍的患者，该技术可以进一步用于各种潜在的应用领域，比如可穿戴物联网传感器和适形医疗设备。

在这项研究(该研究发表于《Science Advances》中，其题目为《透明和导电纳米膜与皮肤可附扬声器和麦克风的银纳米线阵列正交》)中，研究小组开发了超薄、透明且导电的，由嵌入聚合物基体的正交银纳米线阵列组成的混合纳米膜。然后，他们将纳米膜以几乎可以连接到任何东西来发出声音的扬声器的形式展示出来。研究人员还推出了一款可以充当麦克风的类似的设备，该设备可以连接到智能手机和电脑，以解锁声控安全系统。

它的超薄、导电、透明的混合纳米膜可应用于制备可亲肤纳米扬声器和语音识别麦克风，其优异的透明性和共形接触能力使其在外观上不显突兀。

纳米膜（NMS）是具有纳米级厚度的薄壁分离层。聚合物纳米膜因其极强的柔韧性、超轻的重量和优异的粘接性等优点而受到人们的广泛关注。它几乎可以直接依附到任何表面。然而，它们容易撕裂并且没有导电性。

研究小组通过将银纳米线网络嵌入到基于聚合物的纳米膜中解决了这些问题。这使得皮肤贴附和不可察觉的扬声器和麦克风的演示成为可能。

这项研究的第一作者，UNIST能源和化学工程博士项目的Saewon Kang说：“我们的超薄、透明和导电的混合纳米膜促进了与曲线和动态表面的共形接触，而不会产生任何裂纹或破裂。”

他补充说：“这些层能够检测出由声音对应的摩擦电压信号产生的声音和声音振动，可以进一步探索各种潜在应用，如声音输入/输出设备。”

研究小组使用混合纳米膜，制造出了皮肤可连接的纳米膜扬声器和麦克风，由于其出色的透明度和正形接触能力使得其在外观上不会显得突兀。这些可穿戴的扬声器和麦克风薄得像纸一样，但仍然能够传导声音信号。

由Hyunhyub Ko教授和他在UNIST的研究小组开发的纸薄贴式扬声器

Ko教授说：“我们研究的最大突破是开发厚度小于100纳米的超薄、透明和导电的混合纳米膜，纳米膜具有优异的光学、电气和机械性能使得能够展示皮肤可附着且难以察觉的扬声器和麦克风。”

皮肤贴附式纳米膜扬声器的工作原理是通过周围空气的温度诱导振荡发出热声声音。当电流通过导体并产生热量时发生的周期性焦耳加热导致这些温度振荡。作为一款可伸缩，透明且可贴皮的扬声器，它引起了人们的极大关注。

上图显示了（A）具有正交AgNW阵列的可贴皮肤的纳米膜扬声器和（B）可穿戴和透明的纳米膜麦克风的示意图

可穿戴式麦克风是一种传感器，将其连接到扬声器的颈部，甚至可以感知声带的振动。该传感器通过将由透明导电纳米纤维的振荡产生的摩擦力转换成电能来操作。对于麦克风的操作，将混合纳米膜插入具有微小图案的弹性膜之间，以基于与弹性膜接触产生的摩擦电压精确地检测声带的声音和振动。

Ko教授说：“对于商业应用，纳米膜的机械耐久性以及扬声器和麦克风的性能应该进一步提高。”

来源：新材料在线