石墨烯设备使人类能够回声定位
伯克利加州大学的研究人员设计了一个新的高科技方法,使人们能够体验回声定位,能够用于沟通和检测周围的对象,类似于蝙蝠和海豚。
在一项发表在《美国国家科学院论文集》的研究中,大学物理学家解释了他们如何使用石墨烯来构造一个能够测量速度和附近物体距离的轻量超声波接收器和发射器。
“海洋哺乳动物和蝙蝠使用高频声波进行回声定位和通信,但之前人类还没有完全利用,在我看来,因为技术还没有进步到那种程度,”劳伦斯伯克利国家实验室的资深科学家兼卡夫能源纳米科学研究所的一员Alex Zettl说。
“直到现在,我们没有好的宽带超声波发射器或接收器。这些新的设备将是技术机会,”他补充道。
超声波单元可被用于在水下穿透钢铁
无线超声波设备不仅是新奇的事物,它们也有实际的用途,这项研究的作者指出。它们可与标准的无线电传输一同使用,还可应用于无线电设备无法使用的地方,比如水下。新设备可以使用电磁波,类似于目前的超声波或声纳设备,但具有更好的逼真度,他们说。
此外,它们可以穿过电磁波通常无法穿透的钢或其他物体。该设备使用单原子层厚石墨烯膜,能够响应从亚音速到超声波频段的频率(从低于20赫兹到超过500千赫兹)。
WTF是石墨烯,可是?
石墨烯材料是一种由六角形排列的碳原子构成(类似铁丝网),具有韧性和独特电子特性的轻量片层。它是轻量的,足以很好地响应不同频率的电子脉冲且更加有效,可将超过99%的能量转换成声音。相比之下,目前传统的扬声器仅可转换为8%。
“石墨烯是一种神奇的材料,它能满足通信设备的所有要求,”Zettl说。“关于将石墨烯用于在电子和小型纳米设备有很多议论,但是它们离我们还很远。最接近的具有商业可行性的设备是麦克风和扬声器,因为我们已经研究出如何使用和制备石墨烯。”
“因为我们的薄膜如此地轻,它有非常宽的频率响应并能够产生尖脉冲并比传统的方法能够更准确地测量距离,”Zhou补充道。“足够得轻,使它们可被安装在蝙蝠上,来记录蝙蝠能听到什么。”
新材料在线编译整理——翻译:Grubby 校正:摩天轮
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