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》上发表了一项突破性研究论文《具有声音感知能力的智能石墨烯人工喉》。该研究利用石墨烯材料独特的物理特性，开发出一种集声音感知与发射于一体的柔性声学器件，有望帮助聋哑人、渐冻症患者等失语人群恢复语言交流能力。

石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，因其优异的电学、热学和力学性能而备受关注。2010年，安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因在石墨烯研究方面的开创性工作获得诺贝尔物理学奖。此后，全球科研人员不断探索石墨烯的应用潜力。任天令团队聚焦健康领域，致力于将石墨烯技术转化为实际应用。

传统声学器件如麦克风和扬声器功能单一，且基于硬质材料，不适合可穿戴设备。而石墨烯人工喉利用热声效应和压阻效应，实现了单器件的声音收发一体化。具体而言，通过激光直写技术制备多孔石墨烯材料，其高热导率和低热容率使其能通过热声效应发出100Hz至40kHz的宽频谱声音；同时，多孔结构对压力极其敏感，能感知喉咙发声时的微弱振动，通过压阻效应接收声音信号。

该人工喉可检测喉咙的振动模式，包括低吟、尖叫等，并将这些无含义的声音转换为频率可控的声音。例如，聋哑人发出不同音量的“啊”，人工喉可将其转换为特定频率的声音。未来，通过专用电路，这些单频率声音可替换为预录的词语，如“你好”，从而实现更自然的交流。

此外，该技术还有望用于动物语言翻译，帮助人类理解宠物或鸟类的“语言”。任天令表示，人工喉未来可以可穿戴形式出现，如贴在喉咙上的透明贴片，或集成到耳环、项链等饰品中。团队将继续优化器件，结合深度学习实现个性化解码编码，并推动产品化进程。