给15米外的智能音箱下指令，它还能听清吗？

单个传统麦克风信噪比不够高，远距离语音识别准确率严重下降，需依靠麦克风阵列与算法补偿。

要想单器件就听得远、听得清，薄膜得“又大又薄”，可常规材料到达纳米厚度就撑不住；

二维材料虽具备天然优势，却受制备工艺限制，易产生各类缺陷。

如何突破这一瓶颈？

近日，浙江钱塘高等研究院量子材料实验室声学材料与芯片团队，与北京大学、松山湖材料实验室等合作单位，在二维材料声学传感领域取得重要突破。研究团队创新性地提出一种压力辅助两步转移方法，实现了大尺寸自支撑薄膜的可控制备，自支撑薄膜最大直径达8厘米，厚度仅80纳米，直径-厚度比高达10⁶，并实现了具备超高灵敏度及优异信噪比的压力传感器和声学麦克风。

图1 | 大尺寸自支撑薄膜设计

声学传感器的性能，很大程度取决于传感薄膜的机械响应能力。理论上，薄膜越大、越薄，越容易感知微弱声音或波动信号。然而，对金属、聚合物及硅基等传统三维体材料来说，由于纳米厚度下力学强度不足，很难同时实现“大尺寸”和“超薄”两种特性，即自支撑直径-厚度比严重受限。二维材料具备原子级厚度和优异力学性能，是实现高性能声学传感的理想材料体系。受限于现有制备和转移工艺，大尺寸自支撑二维材料在悬空过程中，极易引入裂纹、孔洞、褶皱或局部应力等缺陷，制约了声学器件性能的进一步提升。

研究团队创新地提出一种大尺寸自支撑薄膜制备策略，并研制出具有超高灵敏度的声学传感器件。通过无需牺牲层的“压力辅助两步转移”方法，结合薄膜内应力精确调控，成功制备出最大悬空直径达8厘米、直径-厚度比高达10⁶的自支撑二维材料薄膜。在器件性能方面，大尺寸自支撑薄膜的静态压力响应度高达500 μm/Pa，比传统硅基材料高出4个量级以上；所制备的声学麦克风器件的响应带宽覆盖人可听声段到超声段（100 Hz–50 kHz），且具备优异的动态信噪比（115 dB, @1 kHz），处于国际领先水平；同时在远场语音识别测试中，识别准确率表现优于商用MEMS麦克风，即便在15米距离上仍保持60%以上的准确率。

图2 | 高灵敏石墨烯声学传感器件性能

该研究为突破传统声学器件的物理极限提供了全新的材料体系和设计途径。所研制的基于大尺寸自支撑二维材料薄膜的高灵敏声学器件，有望推动高端音频设备、智能人机交互和声学预警等多元智能感知系统的发展。

该研究得到了广东省基础与应用基础研究重大项目、杭州市钱塘教育基金会及相关项目的支持。相关结果已于2026年5月6日发表在《自然·通讯》。

通讯作者：

刘开辉（khliu@pku.edu.cn）

刘科海（khliu@tias.ac.cn）

王恩哥（egwang@pku.edu.cn）

刘   畅（liu.chang@pku.edu.cn）

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-026-72771-4