美国麻省理工学院研究人员开发了一种超薄扬声器，可将任何刚性表面变成高质量的有源音频源。他们引入的简单制造工艺可使薄膜器件大规模生产。图片来源：FELICE FRANKEL
美国麻省理工学院工程师开发了一种纸一样薄的扬声器，可将任何表面变成有源音频源。研究论文日前发表在《IEEE工业电子学会刊》上。
这种薄膜扬声器使用传统扬声器所需能量的一小部分，产生失真最小的声音。研究团队演示的手掌大小的扬声器重量约为一枚硬币，无论薄膜黏合到什么表面，都可产生高质量的声音。
为了实现这些特性，研究人员开创了一种看似简单的制造技术，该技术只需要三个基本步骤，并且可按比例放大以生产足以覆盖汽车内部或房间的超薄扬声器。
使用这种方式，薄膜扬声器可在嘈杂的环境（例如飞机驾驶舱）中通过产生相同幅度但相反相位的声音来提供主动降噪。这种灵活的设备还可用于沉浸式娱乐，在剧院或主题公园游乐设施中提供3D音频。由于它重量轻且运行所需的电量非常少，因此该设备非常适合在电池寿命有限的智能设备上的应用。
新扬声器通过使用成形压电材料薄膜来简化扬声器设计，当电压施加在其上时，该薄膜会移动，从而振动其上方的空气并产生声音。大多数薄膜扬声器设计为独立式，因为薄膜必须自由弯曲才能产生声音。但如果将这些扬声器安装在一些表面上，可能会阻碍振动并妨碍它们产生声音的能力。
为了克服这个问题，研究团队重新考虑了薄膜扬声器的设计。新设计不是让整个材料振动，而是依靠一层薄薄的压电材料上的微小圆顶，每个圆顶都单独振动。这些圆顶，每个只有几根头发的宽度，被薄膜顶部和底部的间隔层包围，保护它们免受安装表面的影响，同时仍然使它们能够自由振动。相同的间隔层可保护圆顶在日常操作过程中免受磨损和冲击，从而提高扬声器的耐用性。
这种节能设备每平方米扬声器面积只需要大约100毫瓦的功率。相比之下，一个普通的家庭扬声器可能会消耗超过1瓦的功率才能在相当的距离上产生相似的声压。
该设备还可使用超声波检测人在房间中的站立位置，就像蝙蝠使用回声定位一样，然后在人移动时塑造声波以跟随人。
科技日报记者 张梦然
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