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.
