Editoriale AudioReview 388

Nuove tecnologie

In un settore decisamente maturo come quello audio, la presentazione di una nuova tecnologia merita sempre attenzione e il dovuto rilievo, specialmente se davvero originale. In questo caso siamo di fronte a un innovativo sistema di trasduzione dell’energia da meccanica ad elettrica e viceversa, che sfrutta le nanotecnologie e trova applicazione a vantaggio dei componenti più critici dell’intera catena audio quali sono i microfoni e gli altoparlanti. Essi, infatti, posti all’inizio e alla fine del processo di registrazione e riproduzione audio, hanno il delicato compito di trasformare le onde sonore in segnale elettrico e viceversa, influendo pesantemente sulla qualità del risultato finale. Ben vengano, quindi, nuovi materiali e nuove soluzioni potenzialmente in grado di affinare e superare le attuali tecnologie.

In questo caso la notizia ci arriva da Nature Communications del 16 maggio 2017, che rende noto il lavoro svolto dai ricercatori della Michigan State University e del Georgia Institute of Technology, un nutrito gruppo di specialisti in ingegneria meccanica, elettrotecnica, informatica, tecnologia dei materiali, ecc., che hanno studiato l’applicazione di un particolare materiale definito FerroElectret NanoGenerator (FENG) nella trasduzione di suoni e segnali audio, dimostrandone in concreto l’efficacia nella registrazione e riproduzione di musica. Il FENG si presenta come una pellicola spessa qualche decina di micron, capace di interagire alle sollecitazioni meccaniche generando una tensione elettrica tra le sue due superfici o, al contrario, producendo energia meccanica sotto forma di onde sonore se sottoposta ad un segnale elettrico. Sfruttando questa proprietà è possibile realizzare microfoni/altoparlanti FENG senza l’uso di campi magnetici né avvolgimenti elettrici né alimentatori esterni.

Sotto questo aspetto il suo comportamento è assimilabile a quello dei trasduttori piezoelettrici ma il funzionamento si basa su un principio assai diverso. Il FENG consiste in una schiuma di polipropilene a celle chiuse, contenente azoto ionizzato in microcavità lenticolari che si conformano come macro dipoli orientati; questi sono in grado di indurre cariche elettriche di opposta polarità sulle due superfici esterne, su ciascuna delle quali viene opportunamente depositato uno strato conduttore di argento (0,5 µm). La struttura così composta, oltre ad essere ultraflessibile, si presta ad assumere varie forme.

Nel caso specifico sono stati realizzati trasduttori sia planari che avvolti a cilindro, capaci di registrare e riprodurre l’intera gamma delle frequenze audio, con livelli di emissione fino a 100 dB SPL misurati a 12 cm. In merito alla distorsione non vengono fornite indicazioni mentre la dispersione angolare è molto ampia ma dipende ovviamente dalla forma del trasduttore. L’impiego del FENG come microfono viene indicato dai ricercatori come particolarmente promettente in virtù dell’alta sensibilità del sistema. La qualità della registrazione è stata dimostrata confrontando il segnale generato dal microfono con quello originale (?) relativo ad una famosa aria tratta da “La Traviata” di Verdi, con soprano, tenore e orchestra.

Lo stesso materiale è stato utilizzato anche per altre applicazioni audio tra cui la realizzazione di una bandierina del formato circa 30×30 cm, esteticamente uguale a quelle in uso nella Michigan State University per tifare la loro squadra, ma capace di riprodurre acusticamente l’inno dell’istituto.
Un’altra applicazione riguarda l’impiego del FENG come microfono abbinato al computer per il riconoscimento vocale e lo sblocco dell’accesso ai dati. La forma planare del dispositivo lo rende facilmente inseribile in un apparecchio portatile. Insomma siamo di fronte ad un materiale che sembra avere buone prospettive anche in campo audio, specialmente se messo a disposizione di specialisti in grado di valorizzarne le notevoli peculiarità.
Staremo a … sentire.
Mauro Neri

Distribuzione delle cariche nei mega dipoli interni al FENG ed effetti dell’interazione elettromeccanica.

Author: Mauro Neri

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1 Comment

  1. sulla rivista, a lato pagina, dove viene citato l’articolo (riferimento web),
    per un errore o altro che sia,
    è riportato scorrettamente l’ID dell’articolo (“15210”).
    questo, quello corretto:
    https://www.nature.com/articles/ncomms15310

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