Uma equipe internacional de pesquisadores afiliados à UNIST apresentou uma tecnologia vestível inovadora que transforma a pele do usuário em um alto-falante. Esta descoberta foi liderada pelo Professor Hyunhyub Ko na Escola de Energia e Engenharia Química da UNIST. Criado em parte para ajudar os deficientes auditivos e da fala, a nova tecnologia pode ser mais explorada para aplicações como sensores IoT vestíveis e dispositivos de saúde conformados.

No estudo, a equipe de pesquisa desenvolveu ultrafinos, nanomembranas híbridas transparentes e condutoras com espessura em nanoescala, consistindo em uma matriz de nanofios de prata ortogonal incorporada em uma matriz de polímero. Eles então usaram a nanomembrana como um alto-falante que pode ser conectado a quase qualquer coisa para produzir sons. Os pesquisadores também introduziram um dispositivo semelhante, atuando como um microfone, que pode ser conectado a smartphones e computadores para desbloquear sistemas de segurança ativados por voz.

Nanomembranas (NMs) são camadas de separação molecularmente finas com espessura em nanoescala. Os NMs de polímero têm atraído atenção considerável devido às suas vantagens notáveis, incluindo extrema flexibilidade, peso ultraleve, e excelente adesibilidade, permitindo que eles sejam fixados em quase qualquer superfície. Contudo, rasgam facilmente e não apresentam condutividade elétrica.

A equipe de pesquisa resolveu esses problemas incorporando uma rede de nanofios de prata em uma nanomembrana baseada em polímero. Isso permitiu a demonstração de alto-falantes e microfones acopláveis ​​à pele e imperceptíveis. "Nosso ultrafino, transparente, e os NMs híbridos condutores facilitam o contato conformado com superfícies curvilíneas e dinâmicas sem qualquer rachadura ou ruptura, "diz Saewon Kang no programa doutrinário de Energia e Engenharia Química da UNIST, o primeiro autor do estudo.

Ele adiciona, "Essas camadas são capazes de detectar sons e vibrações vocais produzidos pelos sinais de tensão triboelétrica correspondentes aos sons, que poderia ser mais explorado para várias aplicações potenciais, como dispositivos de entrada / saída de som. "

Usando os NMs híbridos, a equipe de pesquisa fabricou alto-falantes e microfones NM acopláveis ​​à pele, que teria uma aparência discreta por causa de sua excelente transparência e capacidade de contato conformada. Esses alto-falantes e microfones vestíveis são finos como papel, mas ainda capaz de conduzir sinais sonoros.

"O maior avanço de nossa pesquisa é o desenvolvimento de ultrafinos, transparente, e nanomembranas híbridas condutoras com espessura em nanoescala, menos de 100 nanômetros, "diz o professor Ko." Estas excelentes ópticas, elétrico, e as propriedades mecânicas das nanomembranas permitem a demonstração de alto-falantes e microfones acopláveis ​​à pele e imperceptíveis. "

Os alto-falantes NM acopláveis ​​à pele funcionam emitindo som termoacústico pela oscilação do ar ambiente induzida pela temperatura. O aquecimento Joule periódico que ocorre quando uma corrente elétrica passa por um condutor e produz calor leva a essas oscilações de temperatura. Tem atraído atenção considerável por ser extensível, transparente, e alto-falante acoplável à pele.

Microfones vestíveis são sensores, preso ao pescoço de um falante para sentir a vibração das pregas vocais. Este sensor opera convertendo a força de atrito gerada pela oscilação da nanofibra condutora transparente em energia elétrica. Para a operação do microfone, a nanomembrana híbrida é inserida entre filmes elásticos com padrões minúsculos para detectar com precisão o som e a vibração das cordas vocais a partir de uma tensão triboelétrica que resulta do contato com os filmes elásticos.

"Para aplicações comerciais, a durabilidade mecânica das nanomebranas e o desempenho do alto-falante e do microfone devem ser melhorados ainda mais, "diz o professor Ko.