有人说，科技违背了优胜劣汰的法则，它拯救了太多理应被“淘汰”的人。而如果没有科技，全人类可能都是应被“淘汰”的弱者。近日，清华大学信息学院院长助理、长江学者任天令教授课题组在《自然·通讯》上发表题为《具有声音感知能力的智能石墨烯人工喉》的研究论文，令人再次感叹科技不可思议的魅力。

霍金曾说：“医药没有治愈我的疾病，所以我更依赖于科技。”因患有肌萎缩侧索硬化症（ALS）的霍金，数十年来肌肉逐渐萎缩无力，尤其在一度说话变得含糊不清时，如果能够听到现在石墨烯“人工喉”的消息，那会让这位大科学家多么开心，也许会增添更多他“点播”世界的醍醐灌顶之语。

“收发一体”柔性声学器件

石墨烯因2010年的诺贝尔奖而世界瞩目，大约十几年来，全球很多科研人员争相在研发中挖掘其更多的可能性。

“在研究中，我们想的是如何把它的潜质发挥出来，正如清华大学各科研团队的出发点，将所做的研究与实际应用相结合，优先解决社会迫切需求的问题。我的团队侧重关注健康层面，以提高人们的生活品质。”任天令对记者说。

他说，比如麦克风，只能感知人说话的声音；喇叭可以发出声音，不过是单向的。就是人的喉咙也仅能发出声音而无法感知声音，很难有一个声学信息系统，既能够感知声音或一些信息，同时还能发出声音。一般的声学器件或信息系统功能单一、有所限制，通常工作在可听域（20Hz—20kHz）的传统发声与收声器件是分立器件，单器件无法同时实现发声与收声。此外，传统声学器件基于硬的材质，非柔性，不适于作为可穿戴设备使用。

也就是说，如果能有一种材料可以兼顾三种功能：感知声音、发出声音，以及具有柔性，那么就可以形成理想的“收发一体”的集成声学器件，实现柔性电子信息系统。而在实验室，研究人员惊异地发现石墨烯这种材料可以满足需求。

任天令介绍说，将少数几个单层的石墨烯薄膜叠加组合在一起，形成一定的结构，可使其比单层石墨烯有更加丰富的性能表现。在研究中，基于石墨烯的热声效应发射声音，并利用石墨烯微结构的压阻效应来接收声音，巧妙达到单器件声音收发同体效果。

具体操作是，采用独特的激光直写技术工艺，制备出多孔的石墨烯材料，一方面，其具有高热导率和低热容率，通过热声效应发出100Hz—40kHz的宽频谱声音；另一方面，石墨烯多孔微结构材料对压力极为敏感，能够感知喉咙发声时的微弱振动，通过压阻效应接收声音信号，从而实现单器件声音收发一体化集成。

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来源：医疗网