— © Felice Frankel / MIT

Des ingénieurs du MIT ont mis au point un haut-parleur ultra-fin qui pourrait être utilisé pour créer de vastes surfaces sonores. Facilement productible à grande échelle, cette technologie s’avère par ailleurs très peu énergivore.

Une membrane repensée

De manière générale, les haut-parleurs fonctionnent en faisant vibrer une membrane, qui déplace l’air au-dessus d’elle pour produire des ondes sonores. Dans les dispositifs que l’on retrouve habituellement dans les systèmes audio ou les casques, un tel processus se fait à l’aide de courants électriques et de champs magnétiques.

Ces dernières années, les scientifiques ont développé des approches permettant d’obtenir des résultats similaires dans des dispositifs beaucoup plus minces. Utilisant des matériaux piézoélectriques, qui vibrent en réponse à l’application d’une tension, les haut-parleurs à couche mince ont notamment été utilisés dans des téléphones et des téléviseurs, mais présentent un inconvénient de taille : le fait de les fixer directement à une surface empêche leur membrane de vibrer librement et de restituer correctement les sons.

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue IEEE Transactions of Industrial Electronics, les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont retravaillé l’architecture de la membrane de ce type de dispositifs afin de résoudre le problème.

L’équipe a utilisé un matériau piézoélectrique présentant une structure en grille, composée de dômes surélevés vibrant indépendamment les uns des autres. Une fine couche de celui-ci, d’une épaisseur de 8 micromètres seulement, a été placée entre deux couches de plastique PET. La couche supérieure comportait de minuscules trous, à travers lesquels le matériau piézoélectrique faisait saillie, tandis que la couche inférieure protégeait la membrane et lui permettait de vibrer librement.

Des performances impressionnantes

Comportant des milliers de minuscules dômes de 15 micromètres de haut, le haut-parleur expérimental obtenu ne mesure que 120 microns (0,12 mm) d’épaisseur pour un poids de 2 grammes. Pour tester l’appareil, les chercheurs l’ont fixé à un mur et ont mesuré son niveau de sortie à l’aide d’un microphone situé à une distance de 30 centimètres. Ne requérant que 100 milliwatts d’énergie par mètre carré, le dispositif a été capable de produire un son d’une intensité allant jusqu’à 66 décibels (dB) avec 25 volts d’électricité à 1 kHz, et 86 dB à 10 kHz.

Outre les haut-parleurs ultra-fins montables, l’équipe indique qu’une telle technologie pourrait être utilisée pour détecter les ultrasons ou produire des affichages lumineux uniques.

« Il s’agit d’un processus très simple et direct », explique Jinchi Han, auteur principal de l’étude. « De tels haut-parleurs pourraient être produits à grande échelle, de la manière que le papier peint ou les matières qui recouvrent l’intérieur des voitures et des avions. »

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