Luidspreker van nanobuisjes werkt als thermofoon

Buigzame en rekbare velletjes gemaakt van koolstof nanobuisjes kunnen uitstekend dienst doen als luidsprekers. Deze ontdekking van Chinese natuurkundigen van de Tsinghua Universiteit in Peking kan leiden tot een nieuwe generatie goedkope, dunne speakers (Nano Letters, 29 oktober). Deze Chinese onderzoekers ontwikkelden eerder een methode om grote aantallen koolstof nanobuisjes, met een diameter van elk ongeveer tien nanometer, dezelfde richting op te leggen (Science, 19 augustus 2005). Ze deden door de nanobuisjes, die verticaal op een siliciumoppervlak waren gegroeid, voorzichtig van het oppervlak af te trekken, waardoor er een langgerekt, dun folie ontstond.

Toen Shoushan Fan en zijn collega’s met behulp van elektroden een wisselstroom door dit folie voerden, bleek er geluid uit te komen. Bij een gewone luidspreker worden geluidsgolven opgewekt door met behulp van een magneet een conus heen en weer te laten bewegen. Fan liet echter zien dat de koolstofvelletjes helemaal niet trillen. Het geluid ontstaat doordat de nanobuisjes onder invloed van de elektrische stroom opwarmen en die warmte weer afstaan aan de lucht, waardoor deze uitzet. Zodra de stroom wordt onderbroken, koelt de lucht weer af. Dit voortdurend opwarmen en weer afkoelen leidt tot drukvariaties die we waarnemen als geluid. Daarmee is de Chinese vinding een voorbeeld van een thermofoon, een apparaat dat al dateert van de late negentiende eeuw. Het geluid dat daarmee echter in een dun metaalfilm werd opgewekt was echter veel te zacht om van enig praktisch nut te zijn. Het koolstoffolie warmt veel sneller en efficiënter op en staat de opgenomen warmte ook weer veel sneller af. Daarmee is het geproduceerde geluid zo’n twintig tot dertig decibel sterker.

Een bijkomend voordeel van dit nieuwe type luidspreker is dat ze zelfs als ze gescheurd zijn gewoon blijven functioneren. De folies zijn bovendien uit te rekken, en in uitgerekte toestand doorzichtig. Ze kunnen zo bijvoorbeeld op een beeldscherm of flatscreen tv geplakt worden ter vervanging van de standaard luidsprekers. De luidsprekers kunnen zelfs op een lap stof kunnen worden genaaid en in kleding worden verwerkt.

Rob van den Berg