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2016年11月21日 星期一
石墨烯跨足發燒音響界
ORA, 一家還在早期發展階段的加拿大新創公司最近發表了以氧化石墨烯(graphene oxide, GO)製作的音響設備,並把它命名為grapheneQ。會取這個有點卡通的名字是因為他們所使用的氧化石墨烯複合材料(graphene oxide-based composite, GO-C)具有低密度高強度的性質,因此可以用來製作較低Q值(又稱Q共振,Q resonance)的聲音驅動單體(unit),以及低Q值的揚聲器(loudspeaker,由多個單體與音箱組成,也就是俗稱的音響喇叭)。
Q值是物理及工程中衡量振子(oscillator)阻尼性質的物理量,表示振子的共振頻率相對於頻寬(或頻率響應)的大小,可決定一個簡單阻尼諧振子(harmonic oscillator)的量化特性。Q值較高的振子在共振時,在共振頻率附近的振幅較大,但會產生的共振的頻率範圍(頻率響應,frequency response)比較小,此頻率範圍可以稱為頻寬(bandwidth)。
揚聲器發聲是透過一個或多個單體振膜的振動推動空氣產生局部壓力變化而達成,不同的振動頻率則會產生不同聲音。振膜簡單來說可以被視為一個諧振子,具有一定質量;Q值越高振膜通常越重慣性越大,共振頻率峰值越陡峭,頻率響應越窄。Q值最高的極端例子是音叉,它的共振頻率峰值陡峭到只允許發出一種頻率的聲音。只能發一個音的音響是沒人要聽的,因為發燒音響是要用來唱歌的,是強調阻尼特性的系統,需要的是寬且平直的頻率響應,因此需要的是低Q值揚聲器。因為,理想的揚聲器頻率響應應該越寬越平直越好。常用來減低共振與增加頻寬的的方法是增加阻尼,但驅動效率卻也會跟著被犧牲。
ORA的研究團隊使用了GO做為基材,並且使用了獨家配方將GO聚合為GO-C。GO密度極低重量極輕,因此GO-C具有較低的Q值,比起一般商用材料只需要較少的阻尼(尤其在低頻)來濾掉不要的頻率響應。這意味著GO-C音響單體只需要少至奈安培(nano-amp,十億分之一安培)就可以驅動,非常適合應用於需很小的能量發聲的揚聲器,例如耳機或助聽器。低頻較少的阻尼意味著低頻與高頻的頻率響應可以更加的延伸,對於訊源的聲音重現有絕佳的幫助,真正的夢幻全音域揚聲器(一個揚聲器只有一個單體,其頻率響應涵蓋大部分人耳聽見的頻率範圍)有可能因而被實現。此外,只需很小能量發聲的GO-C音響單體也意味著小功率擴大機(例如經典的傳奇300B真空管擴大機)也能推動巨大音量。發燒友可要睜大眼關注後續發展啊。
相關報導於2016年11月18日刊登於nanotechweb.org
http://nanotechweb.org/cws/article/tech/67016
責任編輯:莊鎮宇
版權所有:二維材料網
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