Revolutionärer Lautsprecher ist so dünn wie Papier

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen revolutionären Lautsprecher vorgestellt, der kaum dicker ist als ein Blatt Papier. Er ist in der Lage, jede Oberfläche in eine Audio-Quelle zu verwandeln und arbeitet besonders energieeffizient.

Revolutionärer Lautsprecher ist so dünn wie ein Blatt Papier

Ultradünn, extrem leicht, sehr leistungsstark, günstig und energieeffizient soll er sein, der neue Lautsprecher den Forscher am US-amerikanischen Institut MIT da entwickelt haben. Er ist ungefähr so dick wie ein Blatt Papier und wiegt lediglich zwei Gramm. Gleichzeitig ist der Kostenaufwand für die Herstellung sehr niedrig, wie die Forscher mitteilen.

Zudem ist der Lautsprecher problemlos skalierbar und benötigt nur einen Bruchteil der Energie, die herkömmliche Lautsprecher zum Betrieb nutzen. Gleichzeitig soll aber auch die Audio-Qualität nicht unter den Abmessungen leiden. Ein Sound-Drucklevel von 86 dB (SPL) auf 30 Zentimeter Entfernung werden versprochen. Zudem lässt sich die akustische Wiedergabeleistung weiter verbessern, indem die Klangkuppeln einfach erweitert werden.

Besonders leicht herzustellen

Die Technik hinter dem Papier-dünnen Lautsprecher ist erstaunlich simpel. In lediglich drei Schritten kann das Gerät montiert werden und ist dabei problemlos in der Größe skalierbar. Dabei können die Blatt-Lautsprecher einfach an jeder Oberfläche befestigt werden und sollen so beispielsweise im Flugzeug oder Auto eine Art aktive Geräuschunterdrückung (ANC) ermöglichen können. Das berichtet das MIT.

Aufgrund des niedrigen Gewichtes und der kompakten Maße, ist auch eine Anwendung in Smart-Devices – also beispielsweise in Smartphones oder Tablets – vorstellbar, die dadurch mit einem größeren Akku ausgestattet werden könnten.

Die energieeffizienten Lautsprecher brauchen lediglich rund 100 Milliwatt Energie pro Quadratmeter an Lautsprecherfläche. Im Vergleich dazu liegt die durchschnittliche Leistungsaufnahme eines handelsüblichen Lautsprechers bei über 1 Watt, um „einen gleichwertigen Sound-Pegel über eine vergleichbare Entfernung realisieren zu können“.

Dünne Filme treffen auf Klangkuppeln

Ein typischer Lautsprecher realisiert den Klang über elektrische Impulse, die durch eine Drahtspule fließen. Das dadurch entstehende Magnetfeld bringt die Membranen in Wallung, die so durch die erzeugte Luft für den Ton sorgen, den wir hören.

Bei dem revolutionären Lautsprecher des MIT funktioniert die Technik ganz anders. Hier kommt ein hauchdünner Film aus piezoelektrischen Material zum Einsatz, das sich bewegt, wenn Strom darüber fließt. Das führt dann dazu, dass sich die darüber befindliche Luft bewegt und so ein Klang erzeugt wird.

Für gewöhnlich müssen derartig gebaute Lautsprecher frei montiert werden. Eine Wandmontage würde die Vibrationen behindern und ihre Möglichkeit unterdrücken, einen Klang darzustellen, führen die Forscher weiter aus. Hierfür habe man das grundlegende Design solcher Dünn-Film-Lautsprecher neu gedacht.

Eine Schicht des piezoelektrischen Materials besteht dabei aus kleinen Kuppeln, bei denen jede einzelne davon individuell vibriert. Dabei wird stets darauf geachtet, dass zwischen den Kuppeln und der Oberfläche, an der die Lautsprecher befestigt werden, stets ein gewisser Abstand ist, um eine freie Vibration zu ermöglichen. Dieselbe „Spacer-Schicht“ sorgt zudem dafür, dass die Klangkuppeln vor den Gefahren des alltäglichen Gebrauchs geschützt sind und verbessern somit auch die Langlebigkeit der Lautsprecher.

Das Design erlaubt eine Vielzahl an Anwendungsszenarien. So ließen sich die Papier-dünnen Lautsprecher beispielsweise auch in einer Flüssigkeit verwenden, um diese durch die Vibrationen umzurühren. Das könnte vor allem in der Chemie interessant sein, da somit Chemikalien deutlich energieeffizienter verrührt werden könnten als mit derzeit gängigen Methoden.

„Wir haben die Möglichkeit, präzise mechanische Luftbewegungen zu erzeugen, indem wir eine skalierbare physische Oberfläche aktivieren. Die Anwendungsgebiete für diese Technologie sind endlos,“ verrät Vladimir Bulović, der leitende Forscher des Projektes.