Autor: Denis Pellegrini

Matrix World

Ugljik je prvi puta korišten u zvučnicima i mikrofonima u obliku zrnaca, ali sada ima drugačiju formu naziva grafen. Grafen je dvodimenzionalna ugljikova struktura debljine jednog atoma.  Grafit debljine jednog milimetra sadrži tri milijuna slojeva grafena naslaganih jedan na drugi, a koji su međusobno labavo povezani.

Grafen je gotovo potpuno proziran, ali je istodobno i toliko gust da ni najmanji atomi plina ne mogu proći kroz njega. Kao provodnik struje je jednako dobar kao i bakar. Grafen, kao materijal, posjeduje izuzetno specifična svojstva: to je veliki kristal, koji je vrlo čvrst – sto puta jači od čelika – a može se rastegnuti i do 20%.

Inovacija s kojom ćemo vas upoznati dolazi od Ji Won Suka sa Sveučilišta Teksas, Austin. On koristi uzorke koji su poznati već duže vrijeme: pušta struju kroz većinu materijala i oni se zagrijavaju. Titranjem struje dobije se temperaturna razlika koja zadržava istu frekvenciju.

Suk je  to učinio s grafenom, koji sadrži atome ugljika poredane u regularnom obrascu, te je snažan i provodljiv i odlično prenosi toplinu. Izradio je sloj grafena tanji od jednog nanometra i stavio ga na staklo zajedno s  dvije različite vrste plastike. Potom je pustio izmjeničnu struju u različitim frekvencijama od 500 do 22 ciklusa u sekundi, a rezultat toga je bio – zvuk!

Hoće li zvučnici kakve danas upotrebljavamo uskoro postati prošlost?

Klasični zvučnici koriste oscilirajuću električnu struju za pokretanje magneta što uzrokuje vibriranje membrane. Najčešće u upotrebi susrećemo dinamički zvučnik koji koristi energiju magnetskog polja, a čija membrana najčešće ima oblik stošca ili trube. Izrađuje se od materijala kao što su papir, smola, staklena vlakna, tkanina itd.. Znatno kvalitetniji i skuplji su elektrostatski zvučnici koji koriste energiju električnog polja, a njihova membrana je ravna i tanka, obično izrađena od poliestera i debljine je 2 – 20 mikrometra. U komercijalnoj upotrebi nalazimo i piezoelektričke zvučnike koji koriste efekt mehaničkog titranja pojedinih kristala pod utjecajem električnog napona, a često se koriste kao visokotonski zvučnici u komercijalnim zvučnim sustavima i ugrađuju ondje se gdje nije važna  visoka kvaliteta reprodukcije.

U slučaju Sukovog zvučnika,  grafen ne vibrira. Još bolje, on  toplinsku energiju prenosi u zrak. Prenošenje toplinske energije uokolo pomiče molekule zraka na sličan način kako to čini vibracija klasičnog zvučnika čime se dobiva zvuk.

Suk je kazao da je pronašao najbolje materijale kao podloge za toplinske izolatore što uzrokuje da se više energije raspršuje u okolinu (gdje je i čujemo). “Bilo bi idealno kada bi levitirao u zraku, ali s obzirom na njegovu debljinu od par atoma to nije baš praktično,” kaže.

Praktično je staviti grafen na različite podloge koje mogu biti svih veličina. Suk je zamijetio da zvuk također može biti prilagođen mijenjanjem oblika sloja grafena koji je i sam fleksibilan. Dodaje kako još nije testirao granice grafena – koristio je relativno male količine struje na skali od stotinu miliampera.

Kao gotovo providan i dobar električni vodič, grafen je prikladan za izradu providnih ekrana osjetljivih na dodir, svjetlosnih panela i solarnih ćelija. Pomiješan s plastikom, omogućava izrade laganih i superjakih kompozitnih materijala za sljedeću generaciju satelita, zrakoplova i automobila.