物理学家加州大学伯克利分校已经使用石墨烯开发了非常轻巧的创新超声波麦克风和扬声器。这些设备允许人类模仿使用声音来传达和测量周围物体的速度和距离的海豚和蝙蝠的能力。
传统的无线电传输使用电磁波在无法使用无线电的地方，例如，这些无线超声设备可以补充，与当今的声纳或超声设备相比，这些无线超声设备可提供更大的可靠性。无线设备甚至可以用于通过钢等物体进行通信，钢无法通过电磁波渗透。
海哺乳动物和蝙蝠使用高频声音进行回声和通信，但我认为，人类以前没有完全利用这一声音，因为这项技术还没有存在。
到目前为止，我们还没有良好的宽带超声发送器或接收器。这些新设备是一种技术机会。
亚历克斯·泽特（Alex Zettl）
加州大学伯克利分校的物理学家
由麦克风和扬声器使用的隔膜通常由塑料和纸制成，可振动以检测或发出声音。整合到新仪器中的膜片是石墨烯片，它是一个原子层厚，并表现出强度，刚度和轻重量的正确组合，以对从亚音速到超声波的频率做出反应。
蝙蝠在9到200kHz之间可以听到蝙蝠的声音，而人类可以听到20至20,000Hz的声音。基于石墨烯的麦克风和扬声器从20kHz以下到超过500kHz。
一种称为石墨烯（黑色网格）的碳原子的原子厚层为超声波麦克风和扬声器提供了振动的隔膜。图片来源：加州大学伯克利分校。
石墨烯含有在六角形结构中排列的碳原子，产生具有出色的电子特性的强轻巧纸。
在过去的二十年左右的时间里，这些特性引起了人们对物理领域的极大兴趣。
基于石墨烯的超声波无线电和麦克风已在美国国家科学院会议录在线发表的一篇论文中进行了描述。亚博老虎机网登录
几年前，加州大学伯克利分校的博士后研究员Qin Zhou使用石墨烯片为隔膜建造扬声器，从那时起，就一直在电子电路上工作，以开发具有类似石墨烯隔膜的麦克风。
石墨烯的一个主要好处是，由于原子厚的薄板的重量很轻，因此与当今的压电扬声器和麦克风相比，它很容易响应电子脉冲的一系列频率。
关于在电子和小型纳米级设备中使用石墨烯的讨论很多，但它们都是遥不可及的。
麦克风和扬声器是最接近商业可行性的设备，因为我们已经阐明了如何制作石墨烯并安装它，并且易于扩展。
亚历克斯·泽特（Alex Zettl）
当使用超声接收机和发射器同时通过不同的频道传输大量数据或确定距离（如声纳应用中）时，这证明很有用。
“由于我们的膜非常轻，它的频率响应极高，并且能够产生尖锐的脉冲并比传统方法更准确地测量距离，”周说。
在这些高效率石墨烯膜的情况下，超过99％的驱动设备将转换为声音，而当前一代的耳机和扬声器仅将8％转换为声音。
Zettl预计，在接下来的几个月中，手机和其他通信设备将使用电磁波和超声/声音，这将是远距离且高度方向性的。石墨烯是一种神奇的材料；它击中了通信设备的所有甜点，”他说。
当周的妻子Jinglin Zheng听说超声麦克风时，她要求周以高频录制蝙蝠的声音 - 人类无法听到的频率。
因此，他们将麦克风带到了Livermore公园，然后将其打开。但是，两者都以蝙蝠发声的质量和可靠性震惊，当录制速度放慢到标准速度的八分之一时，高频更改为人类可以听到的音频范围。“这很轻，足以安装蝙蝠并记录蝙蝠可以听到的声音。”周说。
BAT专家Michael Yartsev是新雇用的伯克利分校生物工程助理教授，Helen Wills Neuroscience Institute的成员，他说，亚博老虎机网登录“这些新麦克风对于以高频（例如蝙蝠使用的频率）研究听觉信号非常有价值。石墨烯的使用使作者能够以广泛的频率（包括超声检查）获得非常平坦的频率响应，并将允许对蝙蝠使用的听觉脉冲进行详细研究。”
Zettl观察到，发烧友在整个听觉频率范围内都具有平坦的响应，因此，基于石墨烯的耳机和扬声器将受到赞赏。
“几年前，由于难以制造独立的石墨烯片，这款设备几乎是不可能建造的。”Zettl说。“但是在过去的十年中，石墨烯社区已经聚集在一起开发了生长，运输和固定石墨烯的技术，因此建造这样的设备现在非常简单。设计很简单。”
海军研究办公室，美国能源部和国家科学基金会支持这项研究。亚博老虎机网登录参与研究的其他合着者是塞塔·奥尼西（Seita Onishi），郑和伯克利分校物理学教授迈克尔·克罗米（Michael Crommie）。