Ingenieurs van MIT hebben een luidspreker gebouwd die dun en buigzaam is als een vel papier. Piëzo-elektrische materialen maken dit mogelijk en de toepassingen lijken eindeloos.

 

Stel je voor, je behangt een muur in je huis gewoon met een behangetje dat geluid kan voortbrengen. Of de binnenkant van een vliegtuigcabine bestaat uit noise-cancelling stof, zodat passagiers minder last hebben van het lawaai van de straalmotoren.

Deze sciencefiction wordt straks misschien wel werkelijkheid dankzij een uitvinding van ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in de Verenigde Staten. Die hebben namelijk een luidspreker bedacht die flinterdun is en toch herkenbaar geluid voorbrengt.

Luister maar, hier speelt het ‘luidspreker-folie’ een mopje Queen af:


 

Conus

Hoe is dit mogelijk? Een luidspreker is toch altijd een kastje met een conus erin die door elektromagneten in beweging wordt gebracht? En daar heb je toch diepte voor nodig?

Nee hoor, zo laten de MIT’ers zien. Hun luidsprekertje bestaat uit een raster van duizenden identieke ‘koepeltjes’ van piëzo-elektrisch materiaal. Dat is een materiaal dat vervormt als je er een kleine elektrische spanning op zet.

Elk koepeltje kan afzonderlijk in trilling worden gebracht en hoewel je er eentje niet zult horen, brengen ze allemaal tezamen een hoorbaar geluid voort. Door de diameter van de trillende koepeltjes te vergroten, zijn ook lagere tonen mogelijk.
 

Twee klemmetjes

‘Het is toch opmerkelijk dat je dit dunne vel neemt, er twee klemmetjes aan vastmaakt, het in de hoofdtelefoonaansluiting van je computer steekt en dat er dan geluid uit komt’, zegt MIT-hoogleraar Vladimir Bulović in een persbericht van zijn universiteit. 

‘Je kan dit overal gebruiken. Het enige dat je nodig hebt om het te laten werken is een klein beetje elektrische stroom.’
 

Twee gram

Het luidspreker-vel weegt ook bijna niets. Het prototype, ter grootte van een hand, is net iets zwaarder dan twee gram. Ook is de nieuwe luidspreker energiezuinig. Het prototype gebruikt rond de 100 milliwatt aan elektrisch vermogen. Om een vergelijkbaar geluidsniveau voort te brengen, zou een traditioneel speakertje 1 watt nodig hebben, schatten de onderzoekers.

Beide eigenschappen – licht en zuinig – maken de luidspreker ook interessant voor gebruik in draagbare elektronica, waar de batterijinhoud beperkt is.
 

Rol-op-rol-proces

Wat het ontwerp van de luidspreker ten slotte zo veelbelovend maakt, is dat het gebruikte productieproces redelijk eenvoudig is. De genoemde piëzo-elektrische koepeltjes (het materiaal dat het geluid voortbrengt) zitten gesandwiched tussen twee dunne lagen PET, een bekende kunststof.

‘Dankzij dit rechttoe rechtaan proces zouden we deze luidsprekers op hoge snelheid kunnen produceren, als we het in de toekomst integreren met een rol-op-rol-proces’, zegt postdoctoraal onderzoeker Jinchi Han in het persbericht. ‘Dat betekent dat ze in grote aantallen kunnen worden geproduceerd, voor gebruik als [akoestisch] behang, voor in auto’s of in vliegtuiginterieurs.’
 

Details

Meer details over de flinterdunne luidspreker zijn te lezen in een recent artikel in het vaktijdschrift IEEE Transactions on Industrial Electronics (€).


Openingsfoto MIT