Graphen macht Mikrofone deutlich empfindlicher
Innovativer Ansatz sticht gängige Nickel-Bauweise um 15 Dezibel aus
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Mikrofon: schwingt mit Graphen deutlich besser (Foto: Esther Stosch, pixelio.de) |
Belgrad (pte003/30.11.2015/06:10) Forscher an der Universität Belgrad http://bg.ac.rs/en haben mithilfe des Kohlenstoff-Materials Graphen ein Mikrofon gebaut, das annähernd 32 Mal empfindlicher ist als handelsübliche Nickel-Mikros. Das entspricht 15 Punkten auf der logarithmischen Dezibel-Skala. Möglich macht das eine rund 60 Schichten dicke Graphen-Membran. Mit einer dickeren Membran sollten auch Mikrofone möglich sein, die bis weit in den Ultraschall-Bereich funktionieren. Allerdings ist der Ansatz wohl noch zu teuer für den Massenmarkt.
Perfekte Materialeignung
"Angesichts seines geringen Gewichts, hoher mechanischen Festigkeit und Flexibilität bettelt Graphen förmlich darum, für akustische Membranen genutzt zu werden", sagt Physikprofessor Marko Spasenovic. Derartige Membranen sorgen in Mikrofonen dafür, dass Schallwellen in elektrische Signale umgewandelt werden. Bislang bestehen diese oft aus Nickel, doch das Belgrader Team konnte zeigen, dass Graphen eine technische Verbesserung verspricht - speziell stark empfindlichere Mikrofone.
Die Forscher haben eine Membran aus etwa 60 Schichten des atomdünnen Kohlenstoff-Materials auf einer Nickelfolie gefertigt und dieses Trägersubstrat dann weggeätzt. Die reine Graphen-Membran hat das Team dann in ein handelsübliches Mikro-Gehäuse verbaut. Das resultierende Mikrofon war bei Frequenzen bis elf Kilohertz (kHz) um bis zu 15 Dezibel empfindlicher als zuvor mit der am Werk verbauten Membran.
Besser, aber auch teurer
Eine noch dickere Graphen-Membran könnte sich mehr dehnen und daher auch im Ultraschall-Bereich jenseits der 20 kHz funktionieren. Das hat eine Simulation eines Mikrofons mit 300-Schicht-Membran bestätigt. Allerdings bleibt abzuwarten, ob und wann Graphen-Mikrofone wirklich in den Handel kommen. "Es gibt noch einige Hürden für die günstige Fertigung von Graphen, also ist unser Mikrofon eher ein Machbarkeitsnachweis", unterstreicht Spasenovic.
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