Ein Stück Wand oder eine Türverkleidung im Auto, die als Lautsprecher dient? Ein Lautsprecher, klein wie ein Zehn-Cent-Stück? Oder mit dem sich ein ganzer Raum tapezieren lässt? Lautsprechersysteme, die fast überall angebracht werden können und trotzdem gut klingen sind gefragt. Ein Team des Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat einen papierdünnen Lautsprecher entwickelt, der jede Oberfläche in eine aktive Audioquelle verwandeln kann. Vorgestellt wurde ein extrem leichter, handgroßer Dünnfilm-Lautsprecher, der im Prinzip auf jede Oberfläche aufgeklebt werden kann, wenig Energie verbraucht und qualitativ hochwertigen Klang erzeugt. Um diese Eigenschaften zu erreichen, haben die Forscher/innen ein auf drei grundlegende Schritte reduziertes Herstellungsverfahren entwickelt.
Anders als herkömmliche Lautsprecher, bei denen Strom, der durch eine Drahtspule fließt, ein Magnetfeld erzeugt, das eine Membran bewegt, die wiederum die sich über ihr befindende Luft in Bewegung versetzt und so einen Ton erzeugt, wird bei dem innovativen System lediglich ein dünner Film aus einem piezoelektrischen Material bewegt. Bei den meisten Dünnfilm-Lautsprechern muss sich die Folie frei biegen können, um Schall zu erzeugen, was erschwert wird, wenn dieser auf einer Oberfläche befestigt wird. Um das Problem zu lösen, setzt das MIT-Team auf winzige, jeweils einzeln schwingende Kuppeln (15 Mikrometer hoch, etwa ein Sechstel so dick wie ein menschliches Haar) auf einer dünnen Schicht aus piezoelektrischem Material. Abstandsschichten auf der Ober- und Unterseite der Folie schützen die Kalotten bei der täglichen Handhabung zusätzlich vor Abrieb und Stößen und erhöhen so die Haltbarkeit des Lautsprechers. Der tönende Dünnfilm benötigt nur etwa 100 Milliwatt Leistung pro Quadratmeter Lautsprecherfläche. Um einen ähnlichen Schalldruck in vergleichbarer Entfernung zu erzeugen, verbraucht ein durchschnittlicher Heimlautsprecher mehr als 1 Watt Leistung.
Ein solcher Dünnfilm-Lautsprecher kann nicht nur Töne wiedergeben und für immersive Unterhaltungsprogramme, in Themenparks oder im Theater eingesetzt werden. In Umgebungen mit hohem Geräuschpegel, etwa im Cockpit eines Flugzeugs, könnte er auch für eine aktive Geräuschunterdrückung sorgen. Das System könnte zudem Ultraschall verwenden, um zu erkennen, wo ein Mensch in einem Raum steht, sowie zur Erzeugung von Lichtmustern für künftige Anzeigetechnologien oder in Flüssigkeiten zum Umrühren von Chemikalien verwendet werden. Und da die Lautsprecherfolien leicht sind und nur wenig Strom verbrauchen, eignen sie sich gut für Anwendungen auf smarten Geräten mit begrenzter Akkulaufzeit. „Es fühlt sich bemerkenswert an, etwas zu nehmen, das wie ein schmales Blatt Papier aussieht, zwei Klammern daran zu befestigen, es in den Kopfhöreranschluss des Computers zu stecken und damit zu beginnen, Klänge zu hören, die von ihm ausgehen. Es kann überall verwendet werden. Man braucht nur ein bisschen Strom, um es zu betreiben“, sagt Vladimir Bulović, der Leiter des Labors für organische und nanostrukturierte Elektronik und Hauptautor der Studie.
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