Dehnbarer Lautsprecher

Smartwatches sind nur der Anfang. Elektronische Module sollen in Zukunft zunehmend auch in Kleidung und Accessoires integriert werden. Nach ersten flexiblen Displays und Sensoren haben Forscher nun einen dehnbaren Lautsprecher entwickelt, der sich Körperbewegungen mühelos anpassen kann. Wie sie in der Fachzeitschrift „Scientific Reports“ berichten, konnte ihr Prototyp von der Größe eines Fingernagels Schallwellen über einen sehr weiten Frequenzbereich aussenden, der in etwa dem des menschlichen Hörsinns entsprach.

Frontal- und Schrägansicht von einem kreisförmigen Objekt, das innen eine dotterartig glatte Fläche hat und nach außen rillenartige Linien zeigt.
Dehnbarer Lautsprecher

„Der Lautsprecher zeigte eine stabile elektrische und akustische Leistung selbst nach ein- und mehrseitigem Dehnen“, schreiben Jeong Sook Ha und seine Kollegen von der Korea University in Seoul. Wie ein klassischer Lautsprecher bestand der Prototyp aus einer metallischen Spule, die in einem magnetischen Feld schwingen kann. Doch anstelle eines festen Metalls nutzten die Wissenschaftler die flüssige Metalllegierung Galinstan aus Gallium, Indium und Zinn, die bereits bei minus 19 Grad schmilzt.

Mit einer Spritze füllte das Team um Jeong Sook Ha die flüssige Legierung in einen filigranen Gummischlauch aus einem Silikonkunststoff. Dieser Schlauch war nur wenige hundert Mikrometer dick und konnte zuvor mit einer lithografisch gefertigten Gussform hergestellt werden. Die Forscher rollten ihn zu einer Spirale auf, fixierten diese auf einem Klebestreifen und schlossen Kupferelektroden an. In die Mitte der Spirale legten sie einen kleinen Permanentmagneten aus Neodym. Dieser Lautsprecher wandelte elektrische Signale aus einem Verstärker in Schallwellen um, über einen Frequenzbereich von 20 bis 20 000 Hertz. Selbst mehrere tausend Male um bis zu 50 Prozent gedehnt büßte der Prototyp kaum an Leistung ein.

Einzig der kleine Permanentmagnet und die Elektroden waren nicht dehnbar. Doch beeinflussten sie die Flexibilität des gesamten Moduls wegen ihrer geringen Größe nicht. Nach diesem Prinzip könnten nun filigrane, dehnbare Lautsprecher, aber auch Mikrofone entwickelt werden, um sie in zukünftigen Hörgeräten oder elektronischen Textilien, sogenannten Wearables, anzuwenden. Die flüssige Metalllegierung Galinstan ist im Unterschied zu Quecksilber weniger giftig. Die Gummispirale müsste dennoch verbessert werden, um zuverlässig dicht zu halten.

Für viele Anwendungen werden jedoch günstigere, nicht dehnbare, dafür aber flexible Lautsprecherfolien ausreichen. Diese konnten bereits auf der Basis von Nanoröhrchen aus Kohlenstoff oder mit den hauchdünnen Kohlenstofffilmen aus Graphen in einigen Laboren wie beispielsweise am Nanotechnology Research Centre der Tsinghua Universität in Peking gefertigt werden.