利用100年前的热声机，实现控制“引导”声音到想要的方向！

科学家们开创了一种新技术，可以产生完全由热产生的声音阵列。来自埃克塞特大学超材料研究和创新中心的研究小组，使用被称为“热声机”的设备，只需将一层薄金属膜连接到一些金属线上，就可以创建一个完全可控的阵列。其研究成果发表在《科学进展》期刊上，可能会为包括家庭影院系统在内的新一代声音技术铺平道路。

传统阵列已用于许多日常应用，包括超声波和音响系统。这个阵列能让将来自多个来源的声音“引导”到特定方向，以获得对所产生声音的更好控制和清晰度。传统的扬声器阵列依赖于通过驱动某些对象（例如扬声器锥体）的运动来产生声音。然而，这项新的研究开创了完全靠热产生声音的扬声器阵列：热声机，尽管热声机已经存在了100多年。

但到目前为止，它们在现实世界中的应用有限。然而，与机械同行相比，它们有许多优势。其优势包括没有移动部件，以及能够用廉价、可持续的材料批量生产。至关重要的是，它们甚至可以变得透明和灵活，这对于正在生产的新一波灵活技术是可取的。在这项研究中，研究人员发现，当组合成一个阵列时，热声机能够像传统阵列一样重现对声场的控制。

游戏规则的改变者

然而远不止这些：由于它们是由电流驱动，它们产生的声音反映了电流载体流经设备时的微妙运动，因此创造了比传统阵列更丰富的声场。这项研究开辟了一条从根本上简化阵列设计的途径，表明利用热释电技术，只需将一层薄金属膜连接到一些金属线上，就可以创建完全可控的阵列。该研究的主要作者、EPSRC超材料博士培训中心的博士研究员大卫·塔内尔(David Tatnell)表示：

利用热能产生声音是游戏规则的改变者，因为它可以让扬声器阵列比以往任何时候都更小。这一点，以及让扬声器变得灵活和透明的能力。同时有很多令人兴奋的潜在应用，比如智能手机和其他可穿戴设备中的触觉反馈系统当一种介质被迅速加热和冷却时，热量以声音的形式传递到它的周围。这种声音的可控源是通过交流电对薄的导电薄膜进行焦耳加热来实现。

新研究展示了这些源阵列产生该机制所独有的声音，仅从声音出发，通过改变薄膜的几何形状和电相在空间上解决了电流流动问题。研究将热量集中到这样的程度，以至于薄膜的特性在很大程度上变得无关紧要。源之间的电耦合产生了独特的声音，这取决于电流的流向，这使得它对共享同一空间的多个电流相互作用异常敏感，通过控制电流流量，只需一张胶片就可以形成全相控阵。

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博科园｜研究/来自：埃克塞特大学

参考期刊《科学进展》

DOI: 10.1126/sciadv.abb2752

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