專利名稱：發(fā)聲裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)聲裝置，尤其涉及一種基于碳納米管的發(fā)聲裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)聲裝置一般由信號輸入裝置和發(fā)聲元件組成。通過信號輸入裝置輸入 電信號給發(fā)聲元件，進而發(fā)出聲音?，F(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)聲元件一般為一揚聲器。 該揚聲器為一種把電信號轉(zhuǎn)換成聲音信號的電聲器件。具體地，揚聲器可將 一定范圍內(nèi)的音頻電功率信號通過換能方式轉(zhuǎn)變?yōu)槭д嫘〔⒕哂凶銐蚵晧杭?的可聽聲音。
現(xiàn)有的揚聲器的種類很多，根據(jù)其工作原理，分為電動式揚聲器、電 磁式揚聲器、靜電式揚聲器及壓電式揚聲器。雖然它們的工作方式不同，但 一般均為通過產(chǎn)生機械振動推動周圍的空氣，使空氣介質(zhì)產(chǎn)生波動從而實現(xiàn) "電-力-聲，，之轉(zhuǎn)換。其中，電動式揚聲器的應用最為廣泛。
請參閱圖l,現(xiàn)有的電動式揚聲器100通常由三部分組成音圏102、》茲 鐵104以及振膜106。音圈102通常采用通電導體，當音圈102中輸入一個音頻 電流信號時，音圈102相當于一個載流導體。由于放在所述磁鐵104產(chǎn)生的磁 場里，此載流導體在磁場中會受到洛倫茲力的作用，從而使音圏102會受到一 個大小與音頻電流成正比、方向隨音頻電流方向變化而變化的力。因此，音 圈102就會在所述磁鐵104產(chǎn)生的磁場作用下產(chǎn)生振動，并帶動振膜106振動， 振膜106前后的空氣亦隨之振動，將電信號轉(zhuǎn)換成聲波向四周輻射。然而，該 電動式揚聲器100的結(jié)構(gòu)較為復雜，且其必須在有磁的條件下工作。
自九十年代初以來，以碳納米管(請參見Helical microtubules of graphitic carbon, Nature, Sumio Iijima, vol 354, p56(1991))為代表的納米材料以其獨特 的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)引起了人們極大的關(guān)注。近幾年來，隨著碳納米管及納米材料 研究的不斷深入，其廣闊的應用前景不斷顯現(xiàn)出來。例如，由于碳納米管所 具有的獨特的電磁學、光學、力學、化學等性能，大量有關(guān)其在場發(fā)射電子 源、傳感器、新型光學材料、軟鐵磁材料等領域的應用研究不斷被報道。然而，現(xiàn)有技術(shù)中卻尚未發(fā)現(xiàn)碳納米管用于發(fā)聲領域。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種發(fā)聲裝置，該發(fā)聲裝置結(jié)構(gòu)筒單，可在無 爿磁的條件下工作。
一種發(fā)聲裝置，其包括 一發(fā)聲元件；以及一信號輸入裝置，用于輸出 電信號至該發(fā)聲元件；其中，該發(fā)聲裝置包括一支撐結(jié)構(gòu)，該發(fā)聲元件至少 部分通過該支撐結(jié)構(gòu)支撐，該發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)，該碳納米管結(jié) 構(gòu)用于接收所述信號輸入裝置輸出的電信號發(fā)出相應聲波。
一種發(fā)聲裝置，其包括 一信號輸入裝置；至少兩電極，該至少兩電極 間隔設置；以及一熱致發(fā)聲膜，該熱致發(fā)聲膜通過所述至少兩電極接收所述 信號輸入裝置輸出的電信號；其中，該發(fā)聲裝置包括一支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié) 構(gòu)具有一支撐表面，該熱致發(fā)聲膜至少部分通過該支撐結(jié)構(gòu)支撐，并與該支 撐表面大致平行，該熱致發(fā)聲膜通過所述至少兩電極接收所述信號輸入裝置 輸出的電信號發(fā)出相應的聲波。
一種熱致發(fā)聲裝置，其中，包括 一碳納米管膜結(jié)構(gòu)， 一支撐結(jié)構(gòu)，該 碳納米管膜結(jié)構(gòu)固定于支撐結(jié)構(gòu)，并且該碳納米管膜結(jié)構(gòu)基本上相對于該支 撐結(jié)構(gòu)懸空設置；以及一信號輸入裝置，用于輸出電信號至該熱致發(fā)聲元件； 該碳納米管膜結(jié)構(gòu)用于接收所述信號輸入裝置輸出的電信號發(fā)出相應聲波。
本發(fā)明所提供的發(fā)聲裝置具有以下優(yōu)點其一，由于所述發(fā)聲裝置中的 發(fā)聲元件包括碳納米管結(jié)構(gòu)，無需》茲鐵等其它復雜結(jié)構(gòu)，故該發(fā)聲裝置的結(jié) 構(gòu)較為簡單，有利于降低該發(fā)聲裝置的成本。其二，該發(fā)聲裝置利用輸入信 號造成該發(fā)聲元件溫度變化，從而使其周圍介質(zhì)迅速膨脹和收縮，進而發(fā)出 聲波，無需振膜，且該發(fā)聲元件組成的發(fā)聲裝置可在無磁的條件下工作。其 三，由于碳納米管結(jié)構(gòu)具有較小的單位面積熱容和較大的比表面積，在輸入 信號后，根據(jù)信號強度(如電流強度)的變化，由碳納米管結(jié)構(gòu)組成的發(fā)聲 元件可均勻地加熱周圍的介質(zhì)、迅速升降溫、產(chǎn)生周期性的溫度變化，并和 周圍介質(zhì)進行快速熱交換，使周圍介質(zhì)迅速膨脹和收縮，發(fā)出人耳可感知的 聲音，即熱致發(fā)聲，且所發(fā)出的聲音的頻率范圍較寬，發(fā)聲效果較好。另外， 當該發(fā)聲元件厚度比較小時，該發(fā)聲元件具有較高的透明度，故所形成的發(fā)聲裝置為透明發(fā)聲裝置，可以直接安裝在各種顯示裝置、手機顯示屏的顯示 表面或油畫顯示裝置、油畫等的表面作為節(jié)省空間的透明發(fā)聲裝置。其四， 由于碳納米管具有較好的機械強度和韌性，故由碳納米管組成的碳納米管結(jié) 構(gòu)具有較好的機械強度和韌性，耐用性較好，從而有利于制備由碳納米管結(jié) 構(gòu)組成的各種形狀、尺寸的發(fā)聲裝置，進而方便地應用于各種領域。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中揚聲器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明第一實施例發(fā)聲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明第一實施例發(fā)聲裝置的頻率響應特性曲線。
圖4是本發(fā)明第二實施例發(fā)聲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明第三實施例發(fā)聲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
以下將結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明實施例的發(fā)聲裝置。
請參閱圖2，本發(fā)明第一實施例提供一種發(fā)聲裝置10,該發(fā)聲裝置10 為一熱致發(fā)聲裝置。該發(fā)聲裝置10包括一信號輸入裝置12, —發(fā)聲元件14， 一支撐結(jié)構(gòu)16, —第一電極142以及一第二電極144。所述發(fā)聲元件14通 過所述支撐結(jié)構(gòu)16支撐。所述第一電極142和第二電極144間隔設置且與 所述發(fā)聲元件14電連接。所述第一電極142和第二電極144與所述信號輸 入裝置12的兩端電連接，用于將所述信號輸入裝置12中的電信號輸入到所 述發(fā)聲元件14中。
所述支撐結(jié)構(gòu)16主要起支撐作用，其形狀不限，任何具有確定形狀的 物體，如一墻壁或桌面，均可作為本發(fā)明第一實施例中的支撐結(jié)構(gòu)16。具體 地，該支撐結(jié)構(gòu)16可以為一平面結(jié)構(gòu)或一曲面結(jié)構(gòu)，并具有一表面。此時， 該發(fā)聲元件14直接設置并貼合于該支撐結(jié)構(gòu)16的表面。
所述支撐結(jié)構(gòu)16的材料不限，可以為一硬性材料，如金剛石、玻璃或 石英。另外，所述支撐結(jié)構(gòu)16還可為一柔性材料，如塑料或樹脂。優(yōu)選地， 該支撐結(jié)構(gòu)16的材料應具有較好的絕熱性能，從而防止該發(fā)聲元件14產(chǎn)生 的熱量過度的被該支撐結(jié)構(gòu)16吸收，無法達到加熱周圍介質(zhì)進而發(fā)聲的目的。另外，該支撐結(jié)構(gòu)16應具有一較為粗糙的支撐表面，從而可以使設置 于上述支撐結(jié)構(gòu)16支撐表面的發(fā)聲元件14與空氣或其他外界介質(zhì)具有更大 的接觸面積，進而可在一定程度上改善所述發(fā)聲裝置IO的發(fā)聲效果。
所述發(fā)聲元件14為一熱致發(fā)聲元件，且包括一碳納米管結(jié)構(gòu)。所述碳 納米管結(jié)構(gòu)可設置于所述支撐結(jié)構(gòu)16的表面。該碳納米管結(jié)構(gòu)為膜狀或其 它形狀，且具有較大的比表面積。當所述碳納米管結(jié)構(gòu)為膜狀時，所述發(fā)聲 元件14可為一熱致發(fā)聲膜或一碳納米管膜結(jié)構(gòu)。所述發(fā)聲元件14可與所述 支撐結(jié)構(gòu)16的支撐表面大致平行。所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括均勻分布的碳納 米管，碳納米管之間通過范德華力緊密結(jié)合。該碳納米管結(jié)構(gòu)中的碳納米管 為無序或有序排列。所謂無序是指碳納米管的排列方向無規(guī)則。所謂有序是 指碳納米管的排列方向有規(guī)則。具體地，當碳納米管結(jié)構(gòu)包括無序排列的碳 納米管時，碳納米管相互纏繞或者碳納米管結(jié)構(gòu)各向同性；當碳納米管結(jié)構(gòu) 包括有序排列的碳納米管時，碳納米管沿一個方向或者多個方向擇優(yōu)取向排 列。所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管膜、多個碳納米管線或其組合。 所述碳納米管膜可由有序排列的碳納米管或無序排列的碳納米管組成。所述 多個碳納米管線可平行設置組成一束狀結(jié)構(gòu)或相互扭轉(zhuǎn)組成的一絞線結(jié)構(gòu)。 所述碳納米管線可為一非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線或扭轉(zhuǎn)的碳納米管線。所述非扭 轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個沿該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線長度方向排列的碳納米 管。所述扭轉(zhuǎn)的碳納米管線為采用一機械力將所述首尾相連的碳納米管組成 的碳納米管膜的兩端沿相反方向扭轉(zhuǎn)獲得。所述碳納米管結(jié)構(gòu)可具有自支撐 結(jié)構(gòu)。所謂自支撐結(jié)構(gòu)即所述碳納米管結(jié)構(gòu)中的多個碳納米管間通過范德華 力相互吸引，從而使碳納米管結(jié)構(gòu)具有特定的形狀?？梢岳斫?，由于碳納米 管結(jié)構(gòu)設置在所述支撐結(jié)構(gòu)16表面，所述碳納米管結(jié)構(gòu)可通過所述支撐結(jié) 構(gòu)16支撐，故所述碳納米管結(jié)構(gòu)也可無需具有自支撐結(jié)構(gòu)。
所述碳納米管結(jié)構(gòu)的厚度為0.5納米~1毫米。所述碳納米管結(jié)構(gòu)的厚度 太大，則比表面積減小，單位面積熱容增大；所述碳納米管結(jié)構(gòu)的厚度太小， 則機械強度較差，耐用性不夠好。所述碳納米管結(jié)構(gòu)的單位面積熱容可小于 2xl()4焦耳每平方厘米開爾文。優(yōu)選地，所述碳納米管結(jié)構(gòu)的單位面積熱容 小于1.7xl0"焦耳每平方厘米開爾文。所述碳納米管結(jié)構(gòu)中的碳納米管包括 單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一種或多種。所述單壁碳納米管的直徑為0.5納米~50納米，所述雙壁-友納米管的直徑為1.0納米~50 納米，所述多壁碳納米管的直徑為1.5納米 50納米。本發(fā)明實施例中，所 述碳納米管結(jié)構(gòu)包括有序排列的碳納米管，且碳納米管基本沿一固定方向擇 優(yōu)取向排列，該碳納米管結(jié)構(gòu)的厚度為50納米。
由于碳納米管具有極大的比表面積，在范德華力的作用下，該碳納米管 結(jié)構(gòu)本身有很好的粘附性，故采用該碳納米管結(jié)構(gòu)作發(fā)聲元件14時，所述 發(fā)聲元件14與所述支撐結(jié)構(gòu)16之間可以直接粘附固定。進一步地，在所述 發(fā)聲元件14與所述支撐結(jié)構(gòu)16之間還可以進一步包括一粘結(jié)層(圖未示)。 所述粘結(jié)層可設置于所述發(fā)聲元件14的表面。所述粘結(jié)層可以將所述發(fā)聲 元件14更好地固定于所述支撐結(jié)構(gòu)16的表面。所述粘結(jié)層的材料可為絕緣 材料，也可為具有一定導電性能的材料。本實施例中，所述粘結(jié)層為一層銀 膠。
所述第一電極142和第二電極144可分別與所述發(fā)聲元件14電連接。 所述第一電極142和第二電極144可進一步通過一導線149與所述信號輸入 裝置12電連接，用于將所述信號輸入裝置12的信號輸入到所述發(fā)聲元件14 中。所述第一電極142和第二電極144由導電材料形成，其具體形狀結(jié)構(gòu)不 限，可為一維、二維或三維結(jié)構(gòu)。具體地，所述第一電極142和第二電極144 可選擇為層狀、棒狀、塊狀或其它形狀。所述第一電極142和第二電極144 的材料可選擇為金屬、導電膠、金屬性碳納米管、銦錫氧化物(ITO)等。 由于所述發(fā)聲元件14設置在所述支撐結(jié)構(gòu)16表面，所述第一電極142和第 二電極144可間隔設置固定在所述發(fā)聲元件14兩端或表面。所述第一電極 142和第二電極144的設置可與所述發(fā)聲元件14中的碳納米管的排列方向有 關(guān)。本發(fā)明實施例中，所述第一電極142和第二電極144為棒狀金屬電極， 所述第一電極142和第二電極144間隔設置固定在所述發(fā)聲元件14兩端， 且所述發(fā)聲元件中的全部碳納米管沿所述第一電極142至第二電極144的方 向延伸。由于所述第一電極142和第二電極144間隔設置，所述發(fā)聲元件14 應用于發(fā)聲裝置10時能接入一定的阻值避免短路現(xiàn)象產(chǎn)生。由于碳納米管 具有極大的比表面積，在范德華力的作用下，該碳納米管結(jié)構(gòu)本身有很好的 粘附性，故采用該碳納米管結(jié)構(gòu)作發(fā)聲元件14時，所述第一電極142和第 二電極144與所述發(fā)聲元件14之間可以直接粘附固定，并形成較好的電接觸。
另外，所述第一電極142和第二電極144與所述發(fā)聲元件14之間還可 以進一步包括一導電粘結(jié)層(圖未示)。所述導電粘結(jié)層可設置于所述發(fā)聲元 件14的表面。所述導電粘結(jié)層在實現(xiàn)第一電極142和第二電極144與所述 發(fā)聲元件14電接觸的同時，還可以使所述第一電極142和第二電極144與 所述發(fā)聲元件14更好地固定。本實施例中，所述導電粘結(jié)層為一層銀膠。
可以理解，本發(fā)明第一實施例可進一步設置多個電極于所述發(fā)聲元件14 表面，其數(shù)量不限，只需確保任意兩個相鄰的電極均間隔設置、與所述發(fā)聲 元件14電連接，且均分別與所述信號輸入裝置12的兩端電連接即可。
可以理解，由于所述發(fā)聲元件14設置在所述支撐結(jié)構(gòu)16表面，故所述 第一電極142與第二電極144為可選擇的結(jié)構(gòu)。所述信號輸入裝置12可直 接通過導線或電極引線等方式與所述發(fā)聲元件14電連接。只需確保所述信 號輸入裝置12能將電信號輸入給所述發(fā)聲元件14即可。任何可實現(xiàn)所述信之內(nèi)。
所述信號輸入裝置12輸入的信號包括交流電信號以及音頻電信號等。 所述信號輸入裝置12通過導線149與所述第一電極142和第二電極144電 連接，并通過所述第一電極142和第二電極144將信號輸入到所述發(fā)聲元件 14中。
上述發(fā)聲裝置IO在使用時，由于碳納米管結(jié)構(gòu)由均勻分布的碳納米管 組成，碳納米管具有較小的熱容，且該碳納米管結(jié)構(gòu)為膜狀、具有較大的比 表面積且厚度較小，故該碳納米管結(jié)構(gòu)具有較小的單位面積熱容和較大的散 熱表面，在輸入信號后，碳納米管結(jié)構(gòu)可迅速升降溫，產(chǎn)生周期性的溫度變 化，并和周圍介質(zhì)快速進行熱交捧，使周圍介質(zhì)迅速膨脹和收縮，發(fā)出人耳 可感知的聲音，且所發(fā)出的聲音的頻率范圍較寬，發(fā)聲效果較好。故本發(fā)明 實施例中，所述發(fā)聲元件14的發(fā)聲原理為"電-熱-聲，，的轉(zhuǎn)換，具有廣泛的 應用范圍。
所述發(fā)聲裝置10的發(fā)聲頻率范圍為1赫茲至10萬赫茲(即 1Hz 100kHz)。圖3為采用長寬均為30毫米且碳納米管首尾相連且沿同一方 向擇優(yōu)取向排列的碳納米管膜用作所述發(fā)聲元件14，輸入電壓為50伏時，將一麥克風放在距發(fā)聲元件5厘米的位置時測得的所述發(fā)聲裝置10的頻率 響應特性曲線。從圖3中可以看出，所述發(fā)聲裝置的聲壓級大于50分貝， 甚至可達105分貝，所述發(fā)聲裝置的發(fā)聲頻率范圍為IOO赫茲至IO萬赫茲(即 100Hz 100kHz),所述發(fā)聲裝置在500赫茲~4萬赫茲頻率范圍內(nèi)的失真度小 于3%,所述發(fā)聲裝置IO具有較好的發(fā)聲效果。另外，本發(fā)明實施例中的碳 納米管結(jié)構(gòu)具有較好的韌性和機械強度，所述碳納米管結(jié)構(gòu)可方便地制成各 種形狀和尺寸的發(fā)聲裝置10，該發(fā)聲裝置IO可方便地應用于各種可發(fā)聲的 產(chǎn)品中，如音響、手機、MP3、 MP4、電視、計算機等電子領域及其它產(chǎn)品 中。
請參閱圖4，本發(fā)明第二實施例提供一種發(fā)聲裝置20,該發(fā)聲裝置20 包括一信號輸入裝置22、 一發(fā)聲元件24、 一支撐結(jié)構(gòu)26、 一第一電極242、 一第二電極244、 一第三電極246以及一第四電極248。
本發(fā)明第二實施例中的發(fā)聲裝置20與第一實施例中的發(fā)聲裝置10的結(jié) 構(gòu)基本相同，區(qū)別在于，本發(fā)明第二實施例中的發(fā)聲元件24環(huán)繞所述支撐 結(jié)構(gòu)26設置，形成一環(huán)形發(fā)聲元件24。所述支撐結(jié)構(gòu)26的形狀不限，可為 任何立體結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述支撐結(jié)構(gòu)26為一立方體、 一圓錐體或一圓柱 體。本發(fā)明實施例中，所述支撐結(jié)構(gòu)26為一圓柱體。所述第一電極242、第 二電極244、第三電極246和第四電極248間隔設置在所述發(fā)聲元件24表面 并與所述發(fā)聲元件24電連接。任意兩個相鄰的電極均分別與所述信號輸入 裝置22的兩端電連接，以使位于相鄰電極之間的發(fā)聲元件24接入輸入信號。 具體地，先將不相鄰的兩個電極用一導線249連接后與所述信號輸入裝置22 的一端電連接，剩下的兩個電極用導線249連接后與所述信號輸入裝置22 的另 一 端電連接。本發(fā)明實施例中，可先將所述第 一 電極242和第三電極246 用導線249連接后與所述信號輸入裝置22的一端電連接，再將所述第二電 極244和第四電極248用導線249連接后與所述信號輸入裝置22的另一端 電連接。上述連接方式可實現(xiàn)相鄰電極之間的碳納米管結(jié)構(gòu)的并聯(lián)。并聯(lián)后 的碳納米管結(jié)構(gòu)具有較小的電阻，可降低工作電壓。且，上述連接方式可使 所述發(fā)聲元件24向各個方向均勻輻射，且發(fā)聲強度得到增強，從而實現(xiàn)環(huán) 繞發(fā)聲效果。
可以理解，本發(fā)明可設置多個電極，其數(shù)量不限，只需確保任意兩個相鄰的電極均間隔設置、與所述發(fā)聲元件24電連接，且均分別與所述信號輸入 裝置22的兩端電連接即可。
請參閱圖5，本發(fā)明第三實施例提供一種發(fā)聲裝置30,該發(fā)聲裝置30 包括一信號輸入裝置32、 一發(fā)聲元件34、 一支撐結(jié)構(gòu)36、 一第一電極342、 一第二電極344。
本發(fā)明第三實施例中的發(fā)聲裝置30與第一實施例中的發(fā)聲裝置10的結(jié) 構(gòu)基本相同，區(qū)別在于，本發(fā)明第三實施例中的發(fā)聲元件34部分設置在所 述支撐結(jié)構(gòu)36表面，從而在所述發(fā)聲元件34表面至支撐結(jié)構(gòu)36之間形成 一攏音空間。所形成的攏音空間可為一封閉空間或一開放空間。所述支撐結(jié) 構(gòu)36為一V型、U型結(jié)構(gòu)或一具有狹窄開口的腔體。當所述支撐結(jié)構(gòu)36 為一具有狹窄開口的腔體時，該發(fā)聲元件34可平鋪固定設置于該腔體的開 口上，從而形成一亥姆霍茲共振腔。該支撐結(jié)構(gòu)36的材料可為木質(zhì)、塑料、 金屬或玻璃等。本發(fā)明實施例中，所述支撐結(jié)構(gòu)36為一 V型結(jié)構(gòu)。所述發(fā) 聲元件34固定于支撐結(jié)構(gòu)36，并且基本上相對于該支撐結(jié)構(gòu)36懸空設置。 所述V型結(jié)構(gòu)具有兩個傾斜的側(cè)壁，該兩個側(cè)壁分別具有一第一端和一第二 端。所述兩個側(cè)壁的第一端緊密連接形成該V型結(jié)構(gòu)。所述發(fā)聲元件34設 置在所述兩個側(cè)壁的第二端，即從其中一個側(cè)壁的第二端延伸至另一個側(cè)壁 的第二端，使所述發(fā)聲元件34部分懸空設置，從而在所述發(fā)聲元件34表面 至支撐結(jié)構(gòu)36之間形成一攏音空間。所述第一電極342和第二電才及344間 隔設置在所述發(fā)聲元件34表面。所述第一電極342和第二電極344連接導 線349后與所述信號輸入裝置32的兩端電連接。所述V型支撐結(jié)構(gòu)36可反 射所述發(fā)聲元件34位于所述支撐結(jié)構(gòu)36 —側(cè)的聲波，增強所述發(fā)聲裝置30 的發(fā)聲效果。
本發(fā)明實施例提供的發(fā)聲裝置具有以下優(yōu)點其一，由于所述發(fā)聲裝置 中的發(fā)聲元件包括碳納米管結(jié)構(gòu)，無需磁鐵等其它復雜結(jié)構(gòu)，故該發(fā)聲裝置 的結(jié)構(gòu)較為簡單，有利于降低該發(fā)聲裝置的成本。其二，該發(fā)聲裝置利用輸 入信號造成該發(fā)聲元件溫度變化，從而使其周圍介質(zhì)迅速膨脹和收縮，進而 發(fā)出聲波，無需振膜，且該發(fā)聲元件組成的發(fā)聲裝置可在無磁的條件下工作。 其三，由于碳納米管結(jié)構(gòu)具有較小的單位面積熱容和大的比表面積，在輸入 信號后，根據(jù)信號強度(如電流強度)的變化，由碳納米管結(jié)構(gòu)組成的發(fā)聲元件可均勻地加熱周圍的介質(zhì)、迅速升降溫、產(chǎn)生周期性的溫度變化，并和 周圍介質(zhì)進行快速熱交換，使周圍介質(zhì)迅速膨脹和收縮，發(fā)出人耳可感知的 聲音，且所發(fā)出的聲音的頻率范圍較寬，發(fā)聲效果較好。另外，當該發(fā)聲元 件厚度比較小時，該發(fā)聲元件具有較高的透明度，故所形成的發(fā)聲裝置為透 明發(fā)聲裝置，可以直接安裝在各種顯示裝置、手機顯示屏的顯示表面或油畫 顯示裝置、油畫等的表面作為節(jié)省空間的透明發(fā)聲裝置。其四，由于碳納米 管具有較好的機械強度和韌性，則由碳納米管結(jié)構(gòu)組成的發(fā)聲元件具有較好 的機械強度和韌性，耐用性較好，從而有利于制備由發(fā)聲元件組成的各種形 狀、尺寸的發(fā)聲裝置，進而方便地應用于各種領域。其五，當所述支撐結(jié)構(gòu) 為一V型、U型結(jié)構(gòu)或一具有狹窄開口的腔體時，所述發(fā)聲元件部分設置于 所述支撐結(jié)構(gòu)表面，形成一攏音空間，所述支撐結(jié)構(gòu)可增強所述發(fā)聲裝置的 發(fā)聲效果。
另外，本領域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當然，這些依 據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)聲裝置，其包括一發(fā)聲元件；以及一信號輸入裝置，用于輸出電信號至該發(fā)聲元件；其特征在于，該發(fā)聲裝置包括一支撐結(jié)構(gòu)，該發(fā)聲元件至少部分通過該支撐結(jié)構(gòu)支撐，該發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)，該碳納米管結(jié)構(gòu)用于接收所述信號輸入裝置輸出的電信號發(fā)出相應聲波。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲元件的單位面積熱容 小于2x10—4焦耳每平方厘米開爾文。
3. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲元件的單位面積熱容 小于1.7xl(^焦耳每平方厘米開爾文。
4. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)加熱周圍介 質(zhì)發(fā)出聲波。
5. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲裝置的發(fā)聲頻率為1 赫茲 10萬赫茲。
6. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲裝置在500赫茲~4 萬赫茲頻率范圍內(nèi)的失真度小于3%。
7. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲裝置的聲壓級大于 50分貝。
8. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)為膜狀結(jié)構(gòu)， 該碳納米管結(jié)構(gòu)的厚度為0.5納米~1毫米。
9. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括均勻分 布的碳納米管，碳納米管之間通過范德華力相互連接。
10. 如權(quán)利要求9所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，該碳納米管結(jié)構(gòu)中的碳納米管 為無序或有序排列。
11. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲元件直接設置并貼合 于所述支撐結(jié)構(gòu)的表面。
12. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲元件通過所述支撐結(jié)構(gòu)至少部分懸空設置。
13. 如權(quán)利要求12所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)為一V型、U 型結(jié)構(gòu)或一具有狹窄開口的腔體，所述發(fā)聲元件通過該支撐結(jié)構(gòu)部分懸空設 置，在所述發(fā)聲元件至支撐結(jié)構(gòu)之間形成一攏音空間。
14. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)為一立體結(jié)構(gòu)， 所述發(fā)聲元件環(huán)繞所述支撐結(jié)構(gòu)設置。
15. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)的材料為金剛石、 玻璃、石英、塑料或樹脂。
16. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲裝置進一步包括至少 兩電極，該至少兩電極間隔設置且與所述發(fā)聲元件電連接。
17. 如權(quán)利要求16所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述至少兩電極進一步通過 導線與所述信號輸入裝置的兩端電連接。
18. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲裝置包括多個電極， 該多個電極間隔設置且均與所述發(fā)聲元件電連接，且該多個電極中任意兩個 相鄰的電極分別與所述信號輸入裝置的兩端電連接。
19. 如權(quán)利要求16所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述電極的材料為金屬、導 電膠、金屬性碳納米管或銦錫氧化物。
20. 如權(quán)利要求16所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲裝置進一步包括一 導電粘結(jié)層設置在所述至少兩電極和發(fā)聲元件之間。
21. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述信號輸入裝置輸入的信號 包括交流電信號或音頻電信號。
22. —種發(fā)聲裝置，其包括 一信號輸入裝置；至少兩電極，該至少兩電極間隔設置；以及一熱致發(fā)聲膜，該熱致發(fā)聲膜通過所述至少兩電極接收所述信號輸入裝置輸 出的電信號；其特征在于，該發(fā)聲裝置包括一支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)具有一支撐表面，該 熱致發(fā)聲膜至少部分通過該支撐結(jié)構(gòu)支撐，并與該支撐表面大致平4亍，該熱 致發(fā)聲膜通過所述至少兩電極接收所述信號輸入裝置輸出的電信號發(fā)出相應的聲波。
23. —種熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，包括 一碳納米管膜結(jié)構(gòu)，一支撐結(jié)構(gòu)，該碳納米管膜結(jié)構(gòu)固定于支撐結(jié)構(gòu)，并且該碳納米管膜結(jié)構(gòu)基 本上相對于該支撐結(jié)構(gòu)懸空設置；以及一信號輸入裝置，用于輸出電信號至該熱致發(fā)聲元件；該碳納米管膜結(jié)構(gòu)用 于接收所述信號輸入裝置輸出的電信號發(fā)出相應聲波。
24. 如權(quán)利要求23所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，該碳納米管膜結(jié)構(gòu)包括 多個碳納米管，該碳納米管通過范德華力相互吸引形成該碳納米管膜結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)聲裝置，其包括一發(fā)聲元件；以及一信號輸入裝置，用于輸出電信號至該發(fā)聲元件；其中，該發(fā)聲裝置包括一支撐結(jié)構(gòu)，該發(fā)聲元件至少部分通過該支撐結(jié)構(gòu)支撐，該發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)，該碳納米管結(jié)構(gòu)用于接收所述信號輸入裝置輸出的電信號發(fā)出相應聲波。所述發(fā)聲裝置可用于耳機、音箱、收音機等可發(fā)聲的裝置中。
文檔編號C01B31/00GK101610445SQ200910139280
公開日2009年12月23日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者姜開利, 林 肖, 范守善, 卓 陳 申請人:清華大學;鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司