另一方面，发声过程依靠的是热声效应——当温度出现周期性变化时，周围气体的压强随之产生周期性振荡，也就是声波。器件上施加的交流电信号会带来温度的周期性变化，当器件的热容足够小时，更多的热量会传递到空气中，这时就能发出人耳可以识别的声音。
由于同时具备压阻效应与热声效应，石墨烯成为众多研究人员关注的对象。但是，现有石墨烯声学器件仍有一些关键问题需要解决。这篇论文的第一作者、清华大学微电子所的陶璐琪博士告诉《环球科学》：“若要通过热声效应向空气释放热量进而发声，石墨烯器件必须暴露在空气中。然而，现有的接收器件通常需要包裹在聚合物材料中，这就意味着接收器与发生器必须分开工作。”此外，此前的石墨烯容易破裂且对振动的灵敏度低。因此，研制出高灵敏度的收发声一体化柔性器件，就成为推动智能人工喉研究的关键。
在这项研究中，清华大学微电子所任天令团队采用最新的激光直写技术，在特定波长的激光器的照射下，聚酰亚胺薄膜可以直接被转化为多孔石墨烯材料。与此前使用的石墨烯材料相比，具有多孔结构的薄膜对振动有着更高的灵敏度，从而能够识别更微弱的喉部振动。此外，通过激光直写技术制备的石墨烯具有高热导率和低比热容，因此可以将产生的热量变化迅速、灵敏地转化成最终的声音。
在测试中，使用者将器件贴在喉咙处，分别发出高音量、低音量和长时间的低吟声。喉部的振动被器件接收后，经过对波形的智能识别，分别转化成10khz高音量、10khz低音量和5khz低音量的规则波形，实现了声音频率、强度的可控化。而使用者不慎发出的咳嗽声，以及吞咽、点头时产生的振动，也能够被器件准确辨别——这些波形将作为干扰项被去除，以免影响正常的表达。
目前，研究团队尚未将每一种规则波形与某种特定的含义对应起来，而这也是课题组接下来的目标。“我们需要建立使用者的声音信号库，”陶璐琪说，“目前我们尚不清楚器件可以分辨多少种不同的声音，但强度、语调、长度、重复次数，甚至还有其他因素，会让声音种类的组合数量极大地丰富。在丰富语言库的基础上，我们会结合深度学习技术，弄清楚聋哑人语言与正常人语言的映射对应关系。”为了使器件发出混频的词汇，课题组现阶段的另一项工作，是设计与人工喉器件相匹配的功放电路。完成语言库的建立以及词汇的事先录制后，通过人工喉中的专用功放电路，使用者将操控着这些录制好的词汇，让它们带着自己的思想传递至普通人的耳中。
“由于它的高灵敏度、可靠的可重复性、良好的柔性以及简便的制备方式，”研究人员在论文中提到，“这项原创性研究成果将在语音控制、可穿戴电子设备等领域拥有广阔的前景，或将推动石墨烯向着产业化方向进一步迈进。”
