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麻省理工學院開發出帶壓電功能的光纖,「衣服或許會變成麥克風和揚聲器」
2011/01/18 16:27:31瀏覽374|回應0|推薦0


麻省理工學院開發的配備壓電功能的光纖束實例。雖然製造出了截面為圓形的光纖,但照片中是在改進截面形狀並進行同捆時,將表面鋪平的光纖。照片:麻省理工學電子學研究實驗室/Greg Hren(點擊放大)
  美國麻省理工學院(MIT)宣佈製造出了可作為麥克風和揚聲器使用的塑膠光纖。論文已發表在了2010年7月11日的學術雜誌《Nature Materials》上。採用該光纖可以製造出具備水流感測器、血管中的血流感測器、大面積的聲波圖像感測器、高靈敏度麥克風以及揚聲器功能的衣服等。 

  開發此次產品的是擔任麻省理工學院材料科學副教授等職務的Yoel Fink領導的研究小組。該小組正致力於開發配備光通信以外功能的光纖。換言之,就是力爭在原來只是傳遞光線的「被動元件」——光纖中,嵌入可以實現主動功能的構造。 

  此次製造的光纖恰好像金太郎糖那樣,無論從哪切下,都會出現與由壓電元件構成的麥克風和揚聲器相同的構造。具體情況是氟原子和氫原子結合,由此形成具備壓電功能的樹脂,以及由取代電極的導電性樹脂夾住的截面構造。導電性樹脂是在樹脂中摻入石墨(黑鉛)粉末後製成的。 

  製造方法與普通光纖相同。也就是說,首先製成與光纖具有相同構造的較大的「母材」,然後施加熱和壓力並縱向拉長(拉絲)。 

  技術要點之一是在拉絲時,保證前面提到的構造不會變形。例如,普通的麥克風和揚聲器都在電極中使用金屬。但是,如果將金屬用於電極中,拉絲時會被熱量熔化而流動。為了避免出現這個問題,此次採用了含有石墨的樹脂作為電極。 

  其他要點則是如何使光纖構造變得均勻。這是因為當為了將光纖用作麥克風和揚聲器而載入電壓時,「可形成電場強度是空氣放電20倍的電場」(麻省理工學院)。據介紹,如果構造不均勻的話,電場強度就會出現較大的不均,成為光纖損壞的原因。 

  論文中表示,向該光纖中實際載入交流電壓後,已經確認到了會產生聲音和振動。麻省理工學院表示,「可以(利用麥克風功能)用於基於伸縮動作進行的發電」。 

  另外,此次的光纖中似乎還沒有光通信功能。麻省理工學院表示,「將來,如果同時實現光通信功能,通過振動來改變光的反射特性的話,(不僅是麥克風和揚聲器)還可用於光通信」。(記者:野澤 哲生) 

■日文原文 
「服がマイクやスピーカーになるかも」,MITが圧電機能を持つ光ファイバを開発
( 知識學習隨堂筆記 )

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引用
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