Os filmes ultrafinos poderão substituir os componentes pesados e de alto consumo energético dos altifalantes atuais, tornando os sistemas mais leves e sustentáveis. Isto não só facilitaria o trabalho dos técnicos e operadores de palco que necessitam de empilhar torres de altifalantes em estádios e salas de espetáculos, como também poderia reduzir a procura de eletricidade em milhões de lares. Os transdutores magnéticos dos sistemas de som e dos altifalantes de palco consomem muita energia. Não é incomum que os níveis de potência atinjam centenas de milhares de watts em eventos de grande dimensão. Mas o consumo de energia das instalações de som surround domésticas (sistemas de música ou home theaters) também é considerável. A maioria de nós sabe o quão rápido um altifalante (sem fios) alimentado por bateria precisa de ser recarregado.
Mas a nova tecnologia desenvolvida pelo Professor Stefan Seelecke e pela sua equipa de investigação no Laboratório de Sistemas de Materiais Inteligentes da Universidade do Sarre e no ZeMA (Centro de Tecnologia de Mecatrónica e Automação) em Saarbrücken é muito mais eficiente em termos energéticos. A sua tecnologia não depende de materiais caros e difíceis de obter; Tudo o que é necessário é uma película de silicone, um pouco de negro de fumo e uma unidade de controlo inteligente. Estes novos sistemas de acionamento baseados em película oferecem a possibilidade de criar altifalantes com formatos totalmente novos. Os nossos sistemas de materiais inteligentes, feitos de elastómeros dielétricos, abrem a possibilidade de repensar muito do que sabemos na área da acústica. "Estes sistemas podem ajudar a tornar a tecnologia de colunas mais sustentável e a desenvolvê-la em novas direções", disse o professor Stefan Seelecke.
A gama de aplicações potenciais é muito vasta. Por exemplo, as películas podem ser integradas em tecidos fixados à parede para cancelar ativamente o ruído ambiente ou, se utilizadas no corpo, podem emitir sinais acústicos. A equipa de investigação de Saarbrücken apresentará a sua tecnologia na Feira de Hannover deste ano, onde procurará parceiros comerciais e industriais para investigar e desenvolver a tecnologia para novas aplicações.
A tecnologia baseia-se em películas finas de silicone revestidas com uma camada condutora de eletricidade para criar elastómeros dielétricos que requerem apenas níveis muito baixos de energia elétrica para operar. Ao variar o campo elétrico aplicado, a equipa de investigação consegue fazer com que o elastómero vibre a altas frequências ou realizar movimentos de flexão continuamente variáveis. Se o filme elastomérico for enrolado, pode ser utilizado como um novo tipo de altifalante, substituindo os eletroímanes ou ímanes permanentes pesados e de alto consumo energético que acionam os diafragmas. "Os altifalantes reproduzem frequências graves ricas.
Uma camada de elétrodos altamente flexível à base de negro de carbono é impressa em ambos os lados da película de silicone", explica o professor Paul Motzki, que pesquisou esta área como pós-doutorando na equipa de Seelecke. "Se aplicarmos uma voltagem ao elastómero, os elétrodos atraem-se, comprimindo o polímero e fazendo com que este se expanda lateralmente, aumentando assim a sua área de superfície", explica Motzki, que é agora professor interinstitucional de sistemas de materiais inteligentes para produção inovadora na Universidade do Sarre e no ZeMA, onde dirige a área de investigação "Sistemas de Materiais Inteligentes". Devido a esta contração, as folhas de polímero foram também apelidadas de músculos artificiais. E a cada mudança de forma, a capacitância elétrica do filme também se altera. Cada valor de capacitância corresponde a uma posição específica da folha. O filme torna-se, portanto, o seu próprio sensor. Combinando os dados de medição com algoritmos inteligentes, a equipa consegue programar sequências de movimentos extremamente rápidas e, assim, controlar com precisão o comportamento do filme elastomérico. Alterando o campo elétrico aplicado, os investigadores podem fazer o filme pulsar, oscilar ou flexionar à frequência desejada.
O filme também pode ser programado para gerar tons acústicos únicos ou mesmo múltiplos, se forem sobrepostos vários. Isto transforma o filme elastomérico no seu próprio altifalante. Dependendo da aplicação, podemos utilizar o filme tanto como sistema de acionamento como gerador de som. “Podemos desenvolver soluções técnicas com formatos e designs inovadores que são também incrivelmente compactos, com apenas alguns milímetros de espessura”, explica Sophie Nalbach, que trabalhou com filmes inteligentes no âmbito da sua tese de doutoramento no grupo do Professor Seelecke e é agora líder de grupo na área de investigação “Sistemas de Materiais Inteligentes” no ZeMA. Embora os filmes não desloquem ar suficiente para igualar o desempenho dos altifalantes convencionais atuais, poderiam ser incorporados em tecidos capazes de emitir sinais acústicos de alerta.
Enquadramento:
A tecnologia aqui apresentada foi estudada e desenvolvida em diversos projetos de investigação de doutoramento. Os resultados foram publicados como artigos em várias revistas científicas. O trabalho de investigação recebeu também apoio de diversas fontes. Por exemplo, o governo do estado do Sarre prestou apoio financeiro através do projecto BEAT, um projecto colaborativo com a empresa Stamer GmbH, sediada no Sarre, e através do projecto iSMAT do FEDER (Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional). O financiamento da UE foi assegurado através de uma bolsa de investigação Marie Curie.
A equipa do Professor Seelecke está atualmente a trabalhar em diversos projetos de investigação com o objetivo de desenvolver estes sistemas de acionamento baseados em lâminas para diversas aplicações, incluindo a forma de os interligar para que possam comunicar e cooperar coletivamente. Para alcançar este objetivo, os investigadores necessitarão de equipar as superfícies e interfaces com novas capacidades, o que, por sua vez, exige uma maior miniaturização da tecnologia.
