UK team uses graphene to convert heat into sound / Un gruppo britannico utilizza il graphene per convertire il calore in suono.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

(Credit: David Horsell/University of Exeter)

Researchers from Exeter University have developed a graphene speaker that creates sound thermoacoustically, converting heat into sonic waves.
Speakers usually generate sound through mechanical means, with coils or membranes physically pushing air. The new device, described in the journal Scientific Reports, has no moving parts. Instead, a layer of graphene is rapidly heated and cooled by an alternating electric current. This thermal variation causes the air to expand and contract, creating sound waves.
Although using heat to generate sound is not new, the Exeter team claims it is the first to demonstrate that the process allows different frequencies to be mixed, amplified and equalised, all within a millimetre-sized device. According to the researchers, the ability to generate complex sounds without physical movement could open up new areas of technology, such as smartphone screens that deliver sound as well as pictures.
“Thermoacoustics has been overlooked because it is regarded as such an inefficient process that it has no practical applications,” said lead author Dr David Horsell, senior lecturer in Exeter’s Quantum Systems and Nanomaterials Group.
“We looked instead at the way the sound is actually produced and found that by controlling the electrical current through the graphene we could not only produce sound but could change its volume and specify how each frequency component is amplified. Such amplification and control opens up a range of real-world applications we had not envisaged.”
As well as consumer electronics, the technology also has potential in healthcare, with ultrasound imaging identified as a possible application. With the graphene devices being easy and cheap to fabricate, the team says they might one day be used to develop intelligent bandages that could monitor and treat patients directly.
“The frequency mixing is key to new applications,” said Horsell. “The sound generating mechanism allows us to take two or more different sound sources and multiply them together. This leads to the efficient generation of ultrasound (and infrasound).”
“However, the most exciting thing is that is does this trick of multiplication in a remarkably simple and controllable way. This could have a real impact in the telecommunications industry, which needs to combine signals this way but currently uses rather complex and, therefore, costly methods to do so.”

ITALIANO

I ricercatori dell'Università di Exeter hanno sviluppato un diffusore di grafene che crea un suono termoacustico, convertendo il calore in onde sonore.
Gli altoparlanti solitamente generano il suono attraverso mezzi meccanici, con bobine o membrane che spingono fisicamente l'aria. Il nuovo dispositivo, descritto nella rivista Scientific Reports, non ha parti in movimento. Invece, uno strato di grafene viene rapidamente riscaldato e raffreddato da una corrente elettrica alternata. Questa variazione termica provoca l'espansione e la contrazione dell'aria, creando onde sonore.
Sebbene l'utilizzo del calore per generare il suono non è nuovo, il team Exeter afferma che è il primo a dimostrare che il processo consente di mescolare, amplificare e equalizzare diverse frequenze, tutte all'interno di un dispositivo di dimensioni millimetriche. Secondo i ricercatori, la capacità di generare suoni complessi senza movimento fisico potrebbe aprire nuove aree tecnologiche, come gli schermi di smartphone che forniscono sonorità e immagini.
"La termoacustica è stata trascurata perché è considerata un processo così inefficiente che non ha applicazioni pratiche", ha affermato il Dr. David Horsell, docente senior del gruppo Quantum Systems e Nanomaterials di Exeter.
"Abbiamo guardato invece il modo in cui il suono è realmente prodotto e abbiamo scoperto che controllando la corrente elettrica attraverso il grafene non si poteva produrre solo il suono ma potrebbe cambiare il suo volume e specificare come ogni componente di frequenza è amplificata. Tale amplificazione e controllo aprono una serie di applicazioni del mondo reale che non avevamo previsto ".
Oltre all'elettronica di consumo, la tecnologia ha anche potenzialità in ambito sanitario, con l'immagine ultrasonografica identificata come possibile applicazione. Con i dispositivi di grafene che sono facili e economici da fabbricare, il gruppo dice che potrebbe essere un giorno utilizzato per sviluppare bende intelligenti che potrebbero monitorare e curare i pazienti direttamente.
"La frequenza di miscelazione è la chiave per le nuove applicazioni", ha detto Horsell. "Il meccanismo di generazione del suono ci permette di prendere due o più sorgenti sonore diverse e moltiplicarle insieme. Ciò porta alla generazione efficiente di ultrasuoni (e infrasuoni) ".
"Tuttavia, la cosa più eccitante è che sia questa moltiplicazione avviene in un modo molto semplice e controllabile. Questo potrebbe avere un impatto reale nell'industria delle telecomunicazioni, che deve combinare segnali in questo modo, ma attualmente utilizza metodi piuttosto complessi e quindi costosi per farlo ".

Da.

https://www.theengineer.co.uk/uk-team-uses-graphene-to-convert-heat-into-sound/?cmpid=tenews_3391033