Графеновые мембраны - основа новых сверхвысокочувствительных микрофонов - «Наука и технологии»

Графен, форма углерода, кристаллическая решетка которого имеет одноатомную толщину, считается одним из самых перспективных материалов для использования в электронике, в оптике и во многих других областях. Список возможных областей применения этого материала растет с каждым днем как на дрожжах, однако, список примеров его практического применения остается крайне и крайне немногочисленным в силу многих причин. Но вскоре этот список может пополниться новым типом емкостных микрофонов, в которых используется мембрана из многослойного графена и которые за счет этого имеют в 32 раза более высокую чувствительность, нежели обычные микрофоны с металлической мембраной.

Разработка микрофона нового типа была выполнена группой исследователей из Белградского университета, Сербия. Исследователи начали все это с выращивания графеновой мембраны, состоящей из 60 слоев, на поверхности никелевой подложки при помощи технологии осаждения из паровой фазы. После осаждения почти готовая мембрана была отделена от подложки и помещена в соответствующее место конструкции будущего микрофона. Графеновая мембрана выполняет роль подвижной мембраны, которая одновременно является одной из обкладок электрического конденсатора, основного компонента микрофона, который служит для преобразования звуковых колебаний в электрический сигнал.

Произведя испытания получившегося устройства исследователи определили, что чувствительность микрофона равна 15 децибелам в диапазоне частот до 11000 Герц, что превышает чувствительность большинства обычных емкостных микрофонов, устанавливаемых в смартфоны, планшетные компьютеры и другую портативную электронную технику. Однако, результаты математического моделирования, в котором использовалась модель мембраны, состоящей из 300 слоев графена, указывают на то, что область чувствительности микрофона может быть расширена вплоть до 1 мегагерца и охватить область неслышимых ультразвуковых частот.

"Своей работой мы показали, что у графена, этого относительно нового материала, имеется потенциал для использования его в реальных практических устройствах. И для этого не надо ждать долгих лет, когда другие ученые соблаговолят довести до ума разрабатываемые ими технологии" - рассказывает Марко Спасенович (Marko Spasenovic), один из исследователей, - "Малый вес, высокая гибкость и механическая прочность - это качества, которые делают графен идеальным материалом для изготовления мембран звукоулавливающих и звуковоспроизводящих устройств".

Однако исследователи признают, что созданный ими графеновый микрофон является лишь доказательством приведенного выше утверждения. Вся трудность его практического применения заключается в сложности производства этого материала, которое еще не в состоянии обеспечить большое количество производимого материала при низких производственных затратах. Но с учетом темпов развития современных технологий, проблема производства графена может быть решена в ближайшее время и этот материал найдет дорогу на широкий потребительский рынок в виде массы новых устройств, обладающих превосходными характеристиками.