美国密歇根州立大学（michigan state university；msu）的研究人员最近发表有关铁电驻极纳米发电机（feng）的最新突破，能进一步表征其薄膜feng作为软性声学换能器的行为特性——可同时作为扬声器和麦克风！这项研究已发表于《自然通讯》（nature communications）期刊的“基于纳米发电机的双功能、自供电薄型贴片扬声器或麦克风”（nanogenerator-based dual-functional and self-powered thin patch loudspeaker or microphone for flexible electronics）一文，探讨feng在不同声压强度（spl）下的能量转换机制。由于厚度仅0.1mm的聚丙烯铁电体（ppfe）包括在“金属-绝缘层-金属”结构中表现为可变形双极子的可压缩带电空隙，以及声压交替波被忠实地传导至交替的电信号。在此的研究重点主要是能量采集，研究人员专注于读取由聚合物feng产生的模拟信号。

研究人员透过这种薄膜feng打造出一种像纸般轻薄的软性组件，不仅能从人类的动作产生能量，还可作为以作为扬声器和麦克风。这项在音频方面的突破最终将可用于开发诸如可折迭的扬声器、语音启动的安全贴片，甚至是会说话的报纸。密歇根州立大学电子和计算机工程系副教授nelson sepulveda表示：“这是第一款超薄、软性、可调整且双向功能的换能器，能够将机械能转化为电能或电能转化为机械能，”用于打造出厚度可薄至0.1mm的扬声器或麦克风功能。sepulveda及其研究团队曾经在去年底展示薄如纸张的组件——即铁电发电器或feng，可用于为键盘、led灯和lcd触控屏幕供电。只需手指滑动或轻按的动作，即可启动设备，将机械能转化为电能。如今的最新突破，更进一步扩展了feng的可用性。研究人员发现，这种高科技材料可以作为麦克风（从声音或机械能中撷取振动，并将其转换为电能）以及扬声器（反向操作：将电能转换为机械能）。

为了展示麦克风的效果，研究人员设计了一款feng安全增补程序，可用语音识别存取计算机。这个增补程序成功地用于保护个人计算机免于外在用户。sepulveda说：“该组件对于振动极其敏感，因而能够捕捉到声音的频率组成。”为了展现扬声器的效果，研究人员在一面学校校旗中嵌入feng结构，并在ipad上透过放大器串流音乐至校旗，然后再完美无瑕地转录成声音。sepulveda说：“旗子就变成了扬声器。因此，未来我们可用这种极轻薄、软性的小型组件来取代尺寸较大、笨重且功耗大的扬声器。”想象有一天，人们可以从口袋中取出一个轻薄的扬声器，随手贴在墙壁上，就能将演讲传送给室内的所有人，sepulveda说。或者，他并补充说：“想象一份报纸，每一张纸都是麦克风和扬声器。基本上，你就可以用语音启动这份报纸跟你对话。”

密歇根州立大学工程研究员wei li表示，feng的其他潜在应用包括降噪片以及语音保护的健康监测腕带等。wei li同时也是在《自然通讯》期刊发表这项研究的主要作者。“许多研究都专注于软性电子产品的视觉和触控，”li强调，“但我们也很重视这项技术的语音与听觉方面。”制造feng的创新过程必须先从硅胶晶圆开始，然后再以银、聚酰亚胺和聚丙烯铁电等环保的多层或薄片物质制造而成。再添加离子，让设备中的每一层都包含带电粒子。因此，当设备受到人体运动或机械能量压缩时，就会产生电能。

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