Le MIT invente le haut-parleur du futur

Les ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology, plus connu sous le nom de MIT, viennent d’inventer le haut-parleur le plus fin au monde. Aussi mince et léger qu’une feuille de papier, ce haut-parleur pourrait révolutionner la manière d’écouter et de diffuser de la musique. Son épaisseur négligeable permettrait de le tapisser sur les murs et à l’intérieur des véhicules. La notion même de haut-parleur pourrait changer. 

Un haut-parleur de seulement 0,12 mm d’épaisseur 

Véritable prouesse technologique, le haut-parleur inventé par les chercheurs du MIT prend la forme d’une membrane rectangulaire de seulement 0,12 millimètre d’épaisseur pour un poids de 2 grammes. Malgré cette finesse extrême, le haut-parleur est capable de produire un son puissant et avec une distorsion minime déclarent les chercheurs. “C’est une sensation remarquable de prendre ce qui ressemble à une feuille de papier, d’y attacher deux pinces, de les brancher dans la prise audio de votre ordinateur, et de commencer à écouter”, explique Vladimir Bulović, responsable de l’étude. 

Comment fonctionne un haut-parleur aussi fin ? 

Avec un haut-parleur standard, la membrane est suspendue et collée à une bobine, le plus souvent en cuivre. Cette dernière est entourée d’un équipage magnétique pour contrôler son déplacement. Lorsque la bobine mobile reçoit le courant alternatif de l’amplificateur, elle se met en mouvement en étant alternativement attirée et repoussée par le système magnétique. Cette bobine entraîne avec elle la membrane générant ainsi les ondes sonores. De nombreux paramètres de conception, dont la taille, les matériaux ou encore l’équipage magnétique, influencent le fonctionnement et les performances d’un haut-parleur. Pour les casques et écouteurs, le principe de fonctionnement est le même, mais on parle de transducteur. 

Le haut-parleur ultra fin mis au point par le MIT simplifie le principe de fonctionnement des haut-parleurs standards. Pour ce faire, les chercheurs s’appuient sur une feuille à effet piézoélectrique inverse. Cette dernière est capable de se déformer lorsqu’un courant électrique lui est appliqué. Elle joue donc le rôle de membrane grâce à sa capacité à offrir différents mouvements en fonction du courant envoyé par l’amplificateur. Cette technologie présente cependant l’inconvénient de devoir désolidariser le haut-parleur de toute surface pour qu’il puisse se mettre en mouvement et créer du son. Pour pallier cette contrainte, les ingénieurs de MIT ont recouvert le matériau piézoélectrique de milliers de dômes microscopiques. Six fois plus fins qu’un cheveu, ils vibrent ensemble pour produire un son audible. Cette couche est ensuite séparée de la feuille de fixation par un vide d’air. Grâce à cette innovation, le haut-parleur du MIT peut s’appliquer sur toute surface tout en conservant la même liberté de mouvement. 

Les chercheurs du MIT ont testé leur haut-parleur à couche mince en le fixant à un mur à 30 centimètres d’un microphone pour mesurer le niveau de pression acoustique. Lorsqu’une tension de 25 volts à 1 kilohertz traverse le système, le haut-parleur produit un son de qualité à un niveau de 66 décibels. À 10 kilohertz, le niveau de pression acoustique est passé à 86 décibels, soit à peu près le même niveau de volume que le trafic urbain. 

Quelles applications pour le haut-parleur du MIT ? 

Le nouvel haut-parleur du MIT présente d’innombrables avantages, notamment un procédé de fabrication d’une grande simplicité. Sa conception nécessite un assemblage entre une plaque de PET de 8 microns d’épaisseur et de matériau piézoélectrique, appelé PVDF. Le tout est chauffé, puis passé sous une chambre à vide à travers un moule pour former les dômes. “C’est un procédé de fabrication très simple, sans fioriture”, explique Jinchi Han, postdoctorant dans le laboratoire Vladimir Bulović. “Cela permet d’envisager une production à haut débit, et on pourrait donc s’en servir pour couvrir des murs entiers, des habitacles de voiture, des cockpits d’avions, etc.”, suggère-t-il. 

Dans un cockpit d’avion ou l’habitacle d’une voiture, les scientifiques estiment que ces haut-parleurs ultra-fins pourraient s’utiliser pour reproduire les sons ambiants en phase inverse afin d’annuler les bruits indésirables. En d’autres termes, le principe de fonctionnement serait le même qu’un casque à réduction active de bruit, mais à l’échelle d’une voiture ou d’une pièce entière. Ces haut-parleurs ultrafins pourraient également recouvrir un jour les murs de nos salons pour produire une expérience d’écoute totalement immersive. De plus, le haut-parleur est très économe en énergie puisque seulement 100 mW de puissance par mètre carré sont nécessaires pour l’animer, soit bien moins que ses équivalents traditionnels. L’application sur de très grandes surfaces est donc facilitée. 

Cette nouvelle technologie est pleine de promesses et pourrait s’utiliser dans de nombreux domaines éloignés des usages habituels des haut-parleurs. Les chercheurs étudient déjà la capacité de ces dômes à créer des ultrasons pour l’imagerie médicale. On pourrait également inverser le sens de fonctionnement des haut-parleurs pour créer un système d’écholocalisation. Enfin, les ingénieurs envisagent d’utiliser ces haut-parleurs pour créer les téléviseurs de demain. “Si les dômes vibrants sont recouverts d’un matériau réfléchissant, ils pourraient servir à créer des motifs lumineux pour de futures technologies d’affichage”, déclarent les chercheurs. 

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