Magnetisk gel bakom tunna högtalare

I ett nytt material – magnetisk cellulosagel – har några KTH-forskare lyckats skapa ett membran med akustisk funktion som kan användas till tunna, fungerande högtalare. På sikt kan det även tänkas fungera som aktiv stötdämpning för bilar och tåg.

– Vi vill med denna första prototyp se hur cellulosa kan få nya tillämpningar, säger Richard Olsson, universitetslektor i fiber och polymerteknologi, som är en av tre handledare i projektet.

Vanliga högtalare innehåller en stor magnet. Högtalarmembranets rörelse skapar ljudvågorna och drivs av en spole som är fäst vid membranet. Spolen sitter i ett kraftigt magnetfält.

Så skapas magnetmaterialet
När man skapar magnetiskt nanopapper framställer man först en extremt porös så kallad aerogel bestående av två procent cellulosafibriller och 98 procent porer. Man doppar den porösa aerogelen i en saltlösning och skapar sedan de magnetiska partiklarna, som är cirka 40 nm stora och består av koboltferrit. Partiklarna binder mycket starkt till cellulosan. Under framställningen kan man styra hur stor mängd magnetiska partiklar som bildas. Det porösa nanopapperet kan också komprimeras till olika porhalt för önskad styrka och böjbarhet.
I högtalarfallet gjuts gelen till ett membran som får torka. Membranformens styrka är att den har en snabb reaktionsförmåga. I det akustiska sammanhanget ger det en hög precision i ljudåtergivningen.

Prototypen som utvecklats på KTH fungerar annorlunda. Tekniken skapas genom att magnetiska nanopartiklar fästs vid cellulosa i form av nanofibriller - är en fiberformad polymer som naturen producerar i enorma mängder varje år.

De magnetiska partiklarna är således en del av själva högtalarmembranet, så det behövs ingen separat och skrymmande magnet i högtalarna. Spolen som används har inte heller direktkontakt med membranet som därmed bara behöver flytta den luft som skapar ljudet.

Detta är det första rapporterade magnetiska högtalarmembranet, enligt vad KTH-forskarna känner till. Materialet är patenterat och tros även kunna användas inom andra teknikområden.

– Vi vill titta på tillämpningar för materialet som styrs via magnetfält. Det kan till exempel vara en form av aktiv stötdämpning för bilar och tåg. Det skulle också kunna handla om teknik där man släcker ut störande ljud, säger Richard Olsson.

Forskningen inom material från den svenska skogen sker bland annat vid Wallenberg Wood Science Center (WWSC), ett center som både KTH och Chalmers står bakom.

Den magnetiska cellulosagelen har utvecklats av KTH-doktoranderna Sylvain Gallan, Richard Andersson och Michaela Salajkova, handledda av Richard Olsson och Lars Berglund, båda forskare inom kemivetenskap, samt Valter Ström, forskare inom teknisk materialfysik.