{首页主词},&

智能石墨烯人工喉幫聾啞人“開口說話”

2017-05-08 09:27:08 作者：本網整理來源：石墨烯快訊分享至：

    石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體如我們經常使用的鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層的石墨烯。作為目前人類發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被形象地稱為“黑金”“新材料之王”，有科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”。

    近些年，石墨烯材料在醫療器材、新能源電池、航天軍工等很多領域都有著廣闊的前景。如今，清華大學微電子所長江學者特聘教授、國家杰出青年基金獲得者任天令教授課題組，通過對石墨烯材料的研究，研發了一種“智能石墨烯人工喉”，將讓石墨烯幫助聾啞人“開口說話”，為聾啞人士的正常交流帶來了福音，該研究成果具有重大產業化價值。

    喉嚨的震動被石墨烯檢測到，石墨烯就能知道聾啞人發出的是低吟還是尖叫，并將這種無意義的聲音轉變為頻率、幅度可控的聲音，也就是我們平時所謂的語言

    任天令教授介紹，這款“智能石墨烯人工喉”的研發創意為他所在的課題組首創。日前，該課題組在國際知名刊物《自然通訊》上發表了題為《具有聲音感知能力的智能石墨烯人工喉》的研究論文，他們利用多孔石墨烯材料的優勢，制造出一種收發同體、適合穿戴的集成聲學器件。

    任天令教授表示，這款“石墨烯人工喉”的發聲原理主要依靠石墨烯材料的熱學特性和力學特性。基于熱學特性，石墨烯可以利用熱聲效應發出聲音；基于力學特性，聲音作用于石墨烯上會引起石墨烯電阻的變化，因此石墨烯可以同時發出聲音和接收聲音，正是由于石墨烯的聲音收發一體化特性，讓幫助聾啞人發聲成為現實。

    “因為聾啞人喉嚨可以發出一些低吟、尖叫、咳嗽等聲音，這些聲音對正常人是沒有意義的，但是在聾啞人發出這些聲音的時候，喉嚨會振動，而低吟和尖叫時，喉嚨振動是不同的，喉嚨的震動被石墨烯檢測到，石墨烯就能知道聾啞人發出的是低吟還是尖叫，并將這種無意義的聲音轉變為頻率、幅度可控的聲音，也就是我們平時所謂的語言。”任天令教授進一步解釋道。

    值得一提的是，這款“智能石墨烯人工喉”使用了多孔石墨烯材料，這種材料具有高熱導率和低熱容率的特點，能夠通過熱聲效應發出100HZ至40KHZ的寬頻譜聲音。其多孔結構對壓力也極為敏感，能夠感知人發聲時喉嚨處的微弱振動。

    “智能石墨烯人工喉”具有超薄的結構，只需要貼到喉嚨處即可工作，且具有良好的柔韌性和生物兼容性

    任教授說，如今這款“智能石墨烯人工喉”發出的是單頻聲音，即一個波段頻率的聲音。后續課題小組可預先錄制語音信號，并使用這款“智能石墨烯人工喉”發出這些預先錄制的語音信號，到那時，佩戴它的聾啞人所發出的聲音就和普通人說話基本沒有區別了。

    傳統人工喉體量大、結構復雜，對于聾啞人士來說佩戴起來比較麻煩，這款“智能石墨烯人工喉”具有超薄的結構，只需要貼到喉嚨處即可工作，且具有良好的柔韌性和生物兼容性。

    任天令教授表示，在研發這款“智能石墨烯人工喉”之前，他所在的課題組在聲學方面的研究已有20多年的經驗積累，結合石墨烯這種新材料，通過不斷地實驗探索，保證這款人工喉在發聲和收聲方面均有最優性能，才誕生了今天的成果。

    在采訪的最后，他補充道：“目前我們還需要進行聾啞人的其他喉嚨振動方式的研究，以及豐富聾啞人的語音庫等工作，這款智能石墨烯人工喉的市場投入仍在繼續推進。”