Grafeen klinkt als muziek in de oren. Het is mysterieus, fundamenteel en superieur aan alle andere materialen. Daarmee eist het materiaal het recht op om heel wat noten op zijn zang te kennen.
Wetenschappers uit de universiteit van Belgrado, in Servië, hebben een grafeen-gebaseerde microfoon ontwikkeld die bijna 32 keer gevoeliger is dan een standaard microfoon van een nikkel-gebaseerde constructie.
Trillende vliezen vormen de basis van akoestische technologieën en zijn de ruggengraat van de moderne luidspreker en microfoon.
De akoestische prestaties van een condensatormicrofoon worden voornamelijk gevormd door de grootte van het membraan, oppervlaktedichtheid en haalbare statische spanning.
Het meest dominante membraan materiaal voor professionele microfoons – intussen voor meerdere decennia – is het uitgebreid bestudeerde en beschikbare nikkel.
“We wilden aantonen dat grafeen, hoewel het een relatief nieuw materiaal is, potentieel heeft voor reële applicaties” legde Marko Spasenovic, een auteur van het artikel, uit.
Grafeen is een kristallijn allotroop van koolstof in de vorm van een bijna transparante (zichtbaar licht) atomaire laag materie.
“Gezien het lichte gewicht, hoge mechanische sterkte en flexibiliteit smeekt grafeen gewoon voor gebruik als akoestisch membraanmateriaal.”
Het multilaags grafeen membraan dat gebruikt werd in de opstelling is ongeveer 60 lagen dik en werd verkregen door de teelt van koolstofatomen op een folie van hetzelfde nikkel, met behulp van een chemisch depositieproces (CVD), om de constante kwaliteit in alle monsters te waarborgen.
Tijdens het genereren van het membraan werd de nikkelfolie weggeëtst en het vlies van grafeen in dezelfde huisvesting geplaatst als dat van de commerciële microfoon, ter vergelijking.
De wetenschappers deden verscheidene proeven en konden een verhoging van sensitiviteit meten tegenover de microfoon uit de handel.
In hun onderzoek simuleerden het team van wetenschappers eveneens een grafeen membraan van 300 lagen dik dat potentieel toonde voor prestaties ver in het ultrasone gedeelte van het spectrum.
“De microfoon presteerde zoals we hadden gehoopt” verklaarde Spasenovic. ” Theoretisch kan een dikker grafeen membraan verder worden opgerekt, om ultrasoon prestaties in te schakelen. Helaas zijn we daar experimenteel nog niet aan toe.”
“In deze stage zijn er nog verscheidene obstakels om het grafeen goedkoop te kunnen aanmaken, dus onze microfoon zou meer als een bewijs van concept beschouwd moeten worden.” vertelde Spasenovic, eveneens oprichter van GrapheneTracker ( wereldwijd één van de allereerste websites in het nieuws omtrent grafeen).
Bron: Phys.org, iopscience