Mikrofon: schwingt mit Graphen deutlich besser (Foto: Esther Stosch, pixelio.de)

Belgrad (pte003/30.11.2015/06:10) –

Forscher an der Universität Belgrad http://bg.ac.rs/en haben mithilfe des Kohlenstoff-Materials Graphen ein Mikrofon gebaut,
das annähernd 32 Mal empfindlicher ist als handelsübliche Nickel-Mikros.
Das entspricht 15 Punkten auf der logarithmischen Dezibel-Skala.
Möglich macht das eine rund 60 Schichten dicke Graphen-Membran. Mit
einer dickeren Membran sollten auch Mikrofone möglich sein, die bis weit
in den Ultraschall-Bereich funktionieren. Allerdings ist der Ansatz
wohl noch zu teuer für den Massenmarkt.

Perfekte Materialeignung

"Angesichts seines geringen Gewichts, hoher
mechanischen Festigkeit und Flexibilität bettelt Graphen förmlich darum,
für akustische Membranen genutzt zu werden", sagt Physikprofessor Marko
Spasenovic. Derartige Membranen sorgen in Mikrofonen dafür, dass
Schallwellen in elektrische Signale umgewandelt werden. Bislang bestehen
diese oft aus Nickel, doch das Belgrader Team konnte zeigen, dass
Graphen eine technische Verbesserung verspricht – speziell stark
empfindlichere Mikrofone.

Die Forscher haben eine Membran aus etwa 60 Schichten
des atomdünnen Kohlenstoff-Materials auf einer Nickelfolie gefertigt und
dieses Trägersubstrat dann weggeätzt. Die reine Graphen-Membran hat das
Team dann in ein handelsübliches Mikro-Gehäuse verbaut. Das
resultierende Mikrofon war bei Frequenzen bis elf Kilohertz (kHz) um bis
zu 15 Dezibel empfindlicher als zuvor mit der am Werk verbauten
Membran.

Besser, aber auch teurer

Eine noch dickere Graphen-Membran könnte sich mehr
dehnen und daher auch im Ultraschall-Bereich jenseits der 20 kHz
funktionieren. Das hat eine Simulation eines Mikrofons mit
300-Schicht-Membran bestätigt. Allerdings bleibt abzuwarten, ob und wann
Graphen-Mikrofone wirklich in den Handel kommen. "Es gibt noch einige
Hürden für die günstige Fertigung von Graphen, also ist unser Mikrofon
eher ein Machbarkeitsnachweis", unterstreicht Spasenovic.