Durchsichtig und flexibel - mit heißer Luft erzeugt eine Folie aus Kohlenstoffnanoröhrchen hörbare Schallwellen

Peking (China) - Im Laptop ist der Lautsprecher unsichtbar in das Display integriert und aus der wehenden Landesfahne ertönt die Nationalhymne. Mit hauchdünnen Schallfolien aus Kohlenstoffnanoröhrchen werden solche Szenarien nun möglich. Ohne Magnet, Spule und Membran stellten chinesische Wissenschaftler erste Prototypen der durchsichtigen, flexiblen und zugleich dehnbaren Lautsprecher her. In der Fachzeitschrift "Nano Letters" erklären sie, wie sie mit einfacher Wechselspannung hörbaren Schall in den Folien erzeugen konnten.

"Solche Dünnfilm-Lautsprecher können auf jede Größe und Form zugeschnitten werden, freistehend oder auf einer isolierenden Unterlage", schreiben Lin Xiao und seine Kollegen vom Nanotechnology Research Centre der Tsinghua Universität in Peking. Der Schall wird dabei mit einem thermoakustischen Effekt erzeugt. Fließt ein Wechselstrom durch die fein gewobene, nur wenige Milliardstel Meter dünne Nanofolie, heizt sich das Material auf bis zu 80 Grad Celsius auf. Entsprechend der Frequenz des Stroms kann es rasch wieder abkühlen. Durch diese schnellen Wechsel wird die Luft vor der Folie erwärmt und in Schwingungen versetzt. Es entstehen Druckschwankungen und hörbare Schallwellen, ohne dass sich die Folie selbst bewegt.

Auf ihrer Literaturrecherche entdeckten Xiao und Kollegen allerdings, dass sie nicht als erste diesen thermoakustischen Effekt entdeckt haben. Schon vor gut 100 Jahren im Jahre 1880 erzeugte der Brite William Henry Preece mit dünnen Platinfolien schwache Schallwellen. Mit den Filmen aus Kohlenstoffnanoröhrchen klingen die Töne aber sehr viel lauter und effizienter, da die Wärmekapazität der Röhrchen etwa 260 mal kleiner ist als die von Platin. Da Preece' Schallwellen kaum wahrnehmbar waren, geriet seine Entdeckung in Vergessenheit. Doch mit den neuen Nanofolien sind bald erste Produkte möglich.

In weiteren Versuchen wollen die chinesischen Nanoforscher sowohl die Qualität der Lautsprecher als auch deren Effizienz weiter steigern. Dabei ist die Schallfolie schon heute recht robust, da sie selbst bei kleinen Rissen noch zuverlässig Töne von sich geben kann. Zahlreiche Anwendungen lassen sich bereits heute vorstellen. So könnten die hauchdünnen Nanofolien auf die Displays von Handys oder Laptops gelegt werden und konventionelle Lautsprecher ersetzen. Aber auch tönende Werbeplakate oder mit Schallfolie beschichtete Kleidung sind denkbar.