Các nhà nghiên cứu ở Đại học bang Michigan đã phát triển một thiết bị dạng tấm, được biết đến như là bộ phát nano ferroelectret hoặc FENG, hoạt động như loa và micro và có thể tạo ra năng lượng từ chuyển động của con người, chẳng hạn như vuốt ngón tay trên màn hình.
 |
Tác giả nghiên cứu, Nelson Sepulveda – Giáo sư về kỹ thuật điện và máy tính tại Đại học bang Michigan, cho biết: "Đây là thiết bị mà bạn có thể cuộn lên và bỏ vào túi và khi đi đâu đó có thể mở ra và đặt nó lên màn hình hoặc cửa sổ hoặc bất kỳ nền tảng nào, sau đó sử dụng nó như một microphone và loa”.
Cuối tháng 12/2016, Nelson Sepulveda và nhóm của ông đã giới thiệu chi tiết các thành phần chính của thiết bị này trên tạp chí Nano Energy. Vào thời điểm đó, các nhà nghiên cứu cho thấy màng mỏng có khả năng phát ra điện từ chuyển động. Nó có thêm lợi ích làm tăng điện áp theo cấp số nhân mỗi khi nó được xếp lại.
Nghiên cứu mới nhất này dựa trên khả năng đó. Thiết bị này hoạt động như microphone, thu nhịp rung trong không khí (nói cách khác là sóng âm) và chuyển chúng thành năng lượng điện. Ví dụ, nó biến tín hiệu điệnthành những nhịp rung mà mọi người có thể nghe như âm thanh. Trong một vài thí nghiệm khác nhau, các nhà khoa học đã cho thấy nó hoạt động như thế nào. Họ đã nhúng thiết bị FENG vào lá cờ của trường Đại học Spartan và sau đó mở bài hát của Trường thông qua nó. Họ cho thấy nó có thể hoạt động như một phần của một hệ thống nhận dạng giọng nói để xác thực quyền truy cập vào máy tính.
Sepulveda cho biết: Tính chính xác và chất lượng của việc nhận biết âm thanh là đủ cao để nhận ra những âm thanh và các thành phần tần số trong tiếng nói của cá nhân. Tính năng của thiết bị microphone hoạt động tương tự như micro tốt nhất hiện có trên thị trường. Chúng dựa vào các thành phần tinh thể, được gọi bộ chuyển đổi điện áp, thu âm và chuyển nó thành các tín hiệu điện mà máy tính có thể biến thành âm thanh. Điện áp hoạt động theo cách này một phần vì cấu trúc nguyên tử, có chứa các cặp điện tích dương và âm, gọi là lưỡng cực. Khi sóng âm nảy lên khỏi tinh thể, chúng tạo ra các điện tích dương và âm để thẳng hàng và lệch, sau đó tạo ra tín hiệu.
Nelson Sepulveda và các đồng nghiệp của ông có thể bắt chước cấu trúc này trong thiết bị FENG nhưng với các lưỡng cực lớn hơn nhiều. Thiết bị này được tạo ra bằng các lớp chất rất thân thiện với môi trường, bao gồm bạc, polyimide và ferroelectret polypropylene. Các hạt điện tích dương và âm được thêm vào các lớp, được xếp chồng lên nhau theo một cách không đều. Các nhà nghiên cứu cho biết sự không đồng đều tạo ra những túi khí cực nhỏ giữa các lớp tương tự như lưỡng cực trong các tinh thể áp điện. Khi sóng âm nảy lên khỏi túi không khí, chúng nén các lưỡng cực rỗng, làm cho các điện tích dương và âm nghiêng và lệch.
Nelson Sepulveda kết luận: "Chúng tôi đang tạo ra sản lượng điện tương tự như những chiếc micro rất đắt tiền sử dụng các tinh thể giòn. Điều ngược lại cũng đúng. Tín hiệu điện được gửi qua thiết bị có thể mang đến nhịp rung tạo ra âm thanh. Một ứng dụng tiềm năng khác, đó là thiết bị hủy bỏ tiếng ồn. Ví dụ, một người có thể gắn phim trên cửa sổ, nơi nó có thể thu tiếng ồn ở trên phố và xem các sóng âm đối diện để làm giảm tiếng ồn. Thực tế có rất nhiều ý tưởng,và chúng ta đang tiếp tục nghiên cứu về công nghệ và học các mẹo của nó hàng ngày”.