Нанотрубки потеснят привычные акустические системы
«Бумага» из нанотрубок. И ведь звучит! :::Интенсивное изучение свойств нанотрубок началось еще в 90-х годах, однако никому до сих пор не приходило в голову проверить их акустические возможности. Ученые из Пекина (Китай) создали лист из трубок диаметром 10 нм и пропустили через него ток звуковой частоты. К их немалому удивлению, лист «зазвучал».
Конструкция стандартного громкоговорителя, как известно, включает в себя три основных элемента: диффузор, звуковую катушку и магнит. При пропускании тока через катушку возникает магнитное поле, которое взаимодействует с полем постоянного магнита, в результате чего катушка вместе с диффузором смещаются. Колебания передаются молекулам воздуха, которые формируют звуковые волны, воспринимаемые нашим ухом.
Казалось бы, этот принцип должен работать и в случае с нанотрубками. Но нет: лазерный виброметр, который использовали ученые, не зафиксировал никаких смещений листа в тот момент, когда он воспроизводил музыку. Следовательно, причину появления звука надо искать в уникальных свойствах самих нанотрубок. При пропускании по ним переменного тока их температура может повышаться до 80 ºС (впрочем, коммерческие образцы громкоговорителей, как утверждается, будут нагреваться совсем немного). Резкие изменения температуры приводят к колебаниям давления в слоях воздуха, непосредственно прилегающих к листу, и именно этим объясняется возникновение звуковых волн.
Заглянем на секунду в историю — и вспомним, что китайские исследователи далеко не первыми наблюдали подобный феномен. Более века назад Уильям Генри Прис и Карл Фердинанд Браун независимо друг от друга проводили опыты по извлечению звука из тонкой металлической фольги. Разница с нашим случаем лишь в том, что фольга звучала очень слабо, а нанотрубки могут развивать приличную громкость: для повышения температуры единицы площади листа на один градус требуется в 260 раз меньше энергии.
Создатели новой технологии отмечают ее многочисленные преимущества перед традиционной акустикой. Так, листы из нанотрубок можно изгибать и растягивать — и они все равно будут звучать. К тому же, добавляет один из авторов исследования Кайли Цзян (Kaili Jiang), система не потеряет способности воспроизводить музыку, даже если некоторое количество нанотрубок будет разрушено.
Дмитрий Сафин
Компьюлента
