石墨烯能夠化身“傳聲筒”，幫助聾啞人“開口說話”。由清華大學(xué)微電子所任天令教授課題組發(fā)明的“智能石墨烯人工喉”，有望在未來解決聾啞人的“說話”難題。
日前，任天令課題組在《自然—通訊》上發(fā)表了題為《具有聲音感知能力的智能石墨烯人工喉》的研究論文，利用多孔石墨烯材料的優(yōu)勢，制造出一種收發(fā)同體、適合穿戴的集成聲學(xué)器件。
據(jù)介紹，這種集成聲學(xué)器件，利用石墨烯的熱聲效應(yīng)來發(fā)射聲音，利用石墨烯的壓阻效應(yīng)來接收聲音，實現(xiàn)了單器件的聲音收發(fā)同體。器件使用的多孔石墨烯材料具有高熱導(dǎo)率和低熱容率的特點，能夠通過熱聲效應(yīng)發(fā)出100Hz-40kHz的寬頻譜聲音。其多孔結(jié)構(gòu)對壓力也極為敏感，能夠感知發(fā)聲時喉嚨處的微弱振動，可以通過壓阻效應(yīng)接收聲音信號。因此，這種器件能夠準確感知聾啞人低吟、尖叫等特殊聲音，并將這種“無含義聲音”轉(zhuǎn)換為頻率、強度可控的聲音，有望在將來轉(zhuǎn)換為預(yù)先錄制的語言。
記者看到，當(dāng)“人工喉”佩戴者大聲發(fā)出低吟時，人工喉會感知喉嚨振動狀態(tài)并發(fā)出預(yù)先設(shè)定的聲音，當(dāng)佩戴者變換低吟的長短、聲調(diào)時，人工喉發(fā)出的聲音也會隨之對應(yīng)發(fā)生明顯變化。
參與該項創(chuàng)新成果的清華大學(xué)微納電子系博士生陶璐琪告訴記者，“解碼”之前，需要聾啞人根據(jù)自己的發(fā)聲特點，將不同強度和不同頻率的低吟、尖叫音進行排列組合，形成聾啞人的“語言編碼”。“‘編碼’后的每個聾啞人發(fā)音，就像鍵盤上的字母鍵，只需要用不同排列組合，就能表達出聾啞人連續(xù)的、完整的語義。這就把我們常人聽不懂的聾啞人低吟音轉(zhuǎn)化成為正常的語言，并且可以連續(xù)表達。”陶璐琪說。
智能石墨烯人工喉除了能夠辨別不同音調(diào)，還能根據(jù)聲音強弱、尖叫、咳嗽等聲音震動“解碼”出不同種類的聾啞人“語言”，同時能夠?qū)崿F(xiàn)音節(jié)和音調(diào)的排列組合，讓聾啞人說出更豐富的句子。
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