Vladimir Bulovic, Jinchi Han und Jeffrey Lang, ein Forscherteam des Massachusetts Institut of Technology (MIT), haben das Design eines Dünnfilm-Lautsprechers neu überdacht. Üblicherweise wird die Fähigkeit, ganzflächig zu schwingen und damit Töne zu erzeugen, bei einem Dünnfilm-Lautsprecher, der auf einer Oberfläche angebracht ist, behindert. Um dieses Manko zu umgehen, hat das MIT-Team dünnes (bis zu 8 Mikrometer) piezoelektrisches Material (PVDF) verwendet, auf dem winzige Kuppeln aneinandergereiht sind. Auf der Ober- und Unterseite befindet sich zusätzlich eine Abstandsschicht, die vor Einflüssen von der Montagefläche sowie vor Abrieb und Stößen schützen soll und dennoch eine freie Schwingung ermöglicht.

Jeder schwingt für sich allein

Die Kuppeln sind 15 Mikrometer hoch (etwa ein Sechsel eines menschlichen Haares) und alle bewegen sich unabhängig voneinander etwa einen halben Mikrometer auf und ab. Jede Wölbung kann Klänge erzeugen. Doch wegen der winzigen Dimensionen müssen Tausende von ihnen schwingen, um einen hörbaren Ton zu erzeugen. "Es fühlt sich bemerkenswert an, etwas in die Hand zu nehmen, das wie ein schmales Blatt Papier aussieht, zwei Klammern daran zu befestigen, es in den Kopfhöreranschluss des Computers zu stecken und anschließend Klänge daraus zu hören", sagt Vladimir Bulovic. "Es kann überall verwendet werden. Man braucht nur ein bisschen Strom, um den Lautsprecher zu betreiben."

Der Stromverbrauch liegt nach Angaben des Forscherteams bei etwa 100 Milliwatt pro Quadratmeter. Zum Vergleich: Ein durchschnittlicher Heimlautsprecher benötigt mehr als 1 Watt, um einen im Testlauf erzeugten ähnlichen Schalldruck zu erzeugen.

Anwendungsgebiete des Dünnfilm-Lautsprechers

Aufgrund der geringen Höhe und Flexibilität des Materials ließe sich beispielsweise eine Wand mit dem Dünnfilm-Lautsprecher tapezieren oder das Innere eines Fahrzeugs damit auskleiden. Eine interessante Anwendung sehen die Forscher in Räumen mit hohem Geräuschpegel. Hier könnte der Lautsprecher für eine aktive Geräuschunterdrückung eingesetzt werden, wie sie beispielsweise von Headset-Herstellern bereits praktiziert wird. Einen großflächigen Einsatz können sich die MIT-Forscher auch für dreidimensionale Klangerzeugung zum Beispiel in einem Theater oder Themenpark vorstellen.

Den Einsatzmöglichkeiten sind fast keine Grenzen gesetzt: "Das Gerät könnte auch Ultraschall verwenden, um zu erkennen, wo ein Mensch in einem Raum steht, so wie Fledermäuse es mit der Echoortung tun und dann die Schallwellen so formen, dass sie der Person folgen, wenn sie sich bewegt", sagt Bulovic.

Das Projekt wird zum Teil durch einen Forschungszuschuss der Ford Motor Company und eine Spende von Lendlease, Inc. finanziert.