清華大學任天令教授：“石墨烯人工喉”助聾啞人“說話”

石墨烯能夠化身“傳聲筒”， 幫助聾啞人“開口說話”。 由清華大學微電子所任天令教授課題組發明的“智慧石墨烯人工喉”， 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》上發表了題為《具有聲音感知能力的智慧石墨烯人工喉》的研究論文， 利用多孔石墨烯材料的優勢， 製造出一種收發同體、適合穿戴的集成聲學器件。

據介紹， 這種集成聲學器件， 利用石墨烯的熱聲效應來發射聲音， 利用石墨烯的壓阻效應來接收聲音， 實現了單器件的聲音收發同體。 器件使用的多孔石墨烯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-40kHz的寬頻譜聲音。 其多孔結構對壓力也極為敏感， 能夠感知發聲時喉嚨處的微弱振動， 可以通過壓阻效應接收聲音信號。 因此， 這種器件能夠準確感知聾啞人低吟、尖叫等特殊聲音， 並將這種“無含義聲音”轉換為頻率、強度可控的聲音， 有望在將來轉換為預先錄製的語言。

類比顯示， 當人工喉佩戴者大聲發出低吟時， 人工喉會感知喉嚨振動狀態並發出預先設定的聲音， 當佩戴者變換低吟的長短、聲調時， 人工喉發出的聲音也會隨之對應發生明顯變化。

參與該項創新成果的清華大學微納電子系博士生陶璐琪說， “解碼”之前， 需要聾啞人根據自己的發聲特點，

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’後的每個聾啞人發音， 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的、完整的語義。 這就把我們常人聽不懂的聾啞人低吟音轉化成為正常的語言， 並且可以連續表達。 ”

智慧石墨烯人工喉除了能夠辨別不同音調， 還能根據聲音強弱、尖叫、咳嗽等聲音震動， “解碼”出不同種類的聾啞人“語言”， 同時能夠實現音節和音調的排列組合， 讓聾啞人說出更豐富的句子。

（原標題：中國科學家發明人工喉 石墨烯能讓聾啞人“開口說話”）