專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)聲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)聲裝置，尤其涉及一種在液體介質(zhì)中工作的發(fā)聲裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)聲裝置一般由信號(hào)輸入裝置和發(fā)聲元件組成。通過(guò)信號(hào)輸入裝置輸入信號(hào)給發(fā) 聲元件，進(jìn)而發(fā)出聲音。現(xiàn)有的發(fā)聲元件種類(lèi)很多，如電動(dòng)式、電磁式、靜電式及壓電式，它 們大都采用振膜振動(dòng)發(fā)出聲音，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。早在二十世紀(jì)初，即有人提出了一種基于 熱聲效應(yīng)的熱致發(fā)聲元件的構(gòu)想，請(qǐng)參見(jiàn)文獻(xiàn)"The Thermophone"， EDWARD C. WENTE， Vol. XIX， No. 4， pp333-345及"On Some Thermal Effects of Electric Currents，，， William HenryPreece, Proceedings of the Royal Society of London, Vol. 30， (1879-1881)， 卯408-411。該熱致發(fā)聲元件通過(guò)向一金屬箔片或金屬絲中通入交流電來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)聲。該金 屬箔片或金屬絲須具有較小的熱容，較薄的厚度，且可將其內(nèi)部產(chǎn)生的熱量迅速傳導(dǎo)給周 圍氣體介質(zhì)的特點(diǎn)。當(dāng)交流電通過(guò)所述金屬箔片或金屬絲時(shí)，隨交流電電流強(qiáng)度的變化，所 述金屬箔片或金屬絲可迅速升降溫，并和周?chē)鷼怏w介質(zhì)迅速發(fā)生熱交換，使所述周?chē)鷼怏w 介質(zhì)分子受熱運(yùn)動(dòng)并使所述周?chē)鷼怏w介質(zhì)產(chǎn)生密度變化，進(jìn)而發(fā)出聲波。
H.D. Arnold和I.B.Crandall也介紹了一種簡(jiǎn)單的熱致發(fā)聲裝置，請(qǐng)參見(jiàn)"The thermophone as a precision source of sound", H.D.Arnold, I.B.Crandall, Phys. Rev. 10， 22-38 (1917)。請(qǐng)參見(jiàn)圖1，該文獻(xiàn)中介紹的發(fā)聲裝置100包括一用鉑片制成的發(fā)聲 元件102，該鉑片的厚度為0. 7微米。該發(fā)聲元件102通過(guò)一夾具104固定，所述發(fā)聲元件 102及夾具104設(shè)置在一基體108表面。 一電流引線106與所述發(fā)聲元件102電連接，用于 向所述發(fā)聲元件102輸入電信號(hào)。由于發(fā)聲元件102的發(fā)聲頻率與其單位面積熱容密切相 關(guān)。單位面積熱容大，則發(fā)聲頻率范圍窄，強(qiáng)度低；單位面積熱容小，則發(fā)聲頻率范圍寬，強(qiáng) 度高。欲獲得具有較寬發(fā)聲頻率范圍及較高強(qiáng)度的聲波，則要求發(fā)聲元件102的單位面積 熱容愈小愈好。所述發(fā)聲元件102使用具有較小熱容的金屬鉑片，受材料本身的限制，其厚 度最小只能達(dá)到0. 7微米，而0. 7微米厚的鉑片的單位面積熱容最小只能達(dá)到2X 10—4焦耳 每平方厘米開(kāi)爾文。由于受材料單位面積熱容的限制，所述發(fā)聲元件102的發(fā)聲頻率最高 僅達(dá)4千赫茲，且所述發(fā)聲元件102的發(fā)聲強(qiáng)度也不足以讓人耳直接感知。
綜上所述，所述發(fā)聲元件102的發(fā)聲強(qiáng)度低，人耳難以直接感知，且所述發(fā)聲元件 102發(fā)聲頻率范圍窄，且都是在空氣中發(fā)聲，應(yīng)用范圍比較窄，應(yīng)用領(lǐng)域比較單一。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種發(fā)聲頻率范圍寬，發(fā)聲強(qiáng)度讓人耳能夠直接感知，且能 夠在液態(tài)介質(zhì)中發(fā)聲的發(fā)聲裝置。 —種發(fā)聲裝置，其包括一信號(hào)輸入裝置及一發(fā)聲元件。所述發(fā)聲元件與所述信號(hào) 輸入裝置電連接。所述發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)，所述碳納米管結(jié)構(gòu)至少一表面與一 液態(tài)介質(zhì)接觸。所述信號(hào)輸入裝置輸入信號(hào)給該碳納米管結(jié)構(gòu)，使該碳納米管結(jié)構(gòu)改變所述液態(tài)介質(zhì)的密度而發(fā)出聲波。 —種發(fā)聲裝置，所述發(fā)聲裝置包括一信號(hào)輸入裝置及一發(fā)聲元件。所述發(fā)聲元件 包括一浸沒(méi)在一液態(tài)介質(zhì)中的碳納米管結(jié)構(gòu)及至少兩電極。所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳 納米膜，所述碳納米管膜中的多個(gè)碳納米管通過(guò)范德華力首尾相連并沿一定方向擇優(yōu)取向 排列。所述信號(hào)輸入裝置通過(guò)所述電極與所述碳納米管結(jié)構(gòu)電連接。所述信號(hào)輸入裝置輸 入信號(hào)給該碳納米管結(jié)構(gòu)，使該碳納米管結(jié)構(gòu)改變所述液態(tài)介質(zhì)的密度而發(fā)出聲波。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，所述發(fā)聲裝置中采用碳納米管結(jié)構(gòu)做發(fā)聲元件，所述碳納米 管結(jié)構(gòu)熱容小且比表面積大，因此所述發(fā)聲裝置有著足夠的發(fā)聲強(qiáng)度與發(fā)聲頻率范圍，能 夠讓人耳直接感知，而且所述發(fā)聲裝置中還能夠在液態(tài)介質(zhì)中發(fā)聲。拓展了采用"熱聲"效 應(yīng)的發(fā)聲裝置的應(yīng)用領(lǐng)域及范圍。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)聲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)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(shí)施例作為發(fā)聲元件的擇優(yōu)取向碳納米管碾壓膜的掃描電鏡
昭片。


圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例作為發(fā)聲元件的碳納米管拉伸膜的掃描電鏡照片' 圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例發(fā)聲裝置的頻率響應(yīng)特性曲線。 圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例發(fā)聲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7是本發(fā)明第三實(shí)施例發(fā)聲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的在液態(tài)介質(zhì)工作的發(fā)聲裝置。
請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種發(fā)聲裝置200，其包括一信號(hào)輸入裝置 210，至少兩個(gè)電極220及一發(fā)聲元件230。所述至少兩個(gè)電極220間隔設(shè)置并與所述發(fā)聲 元件230電連接，所述信號(hào)輸入裝置210經(jīng)由所述電極220與所述發(fā)聲元件230電連接。在 工作時(shí)，所述發(fā)聲元件230至少一表面與一液態(tài)介質(zhì)300相接觸，在本實(shí)施例中，該發(fā)聲元 件230浸沒(méi)于一液態(tài)介質(zhì)300中。 所述信號(hào)輸入裝置210用于輸入音頻電信號(hào)或交流電信號(hào)給所述發(fā)聲元件230， 所述發(fā)聲元件230將該音頻電信號(hào)或交流電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，通過(guò)加熱周?chē)簯B(tài)介質(zhì)300， 并改變所述周?chē)簯B(tài)介質(zhì)300的密度而發(fā)出聲波。 所述信號(hào)輸入裝置210通過(guò)所述電極220與所述發(fā)聲元件230電連接，在本實(shí)施 例中，所述電極220的數(shù)量為兩個(gè)，分別為第一電極220a與第二電極220b。所述第一電極 220a與第二電極220b分別設(shè)置在所述發(fā)聲元件230的兩端，且所述第一電極220a與第二 電極220b分別與所述信號(hào)輸入裝置210的兩端電連接，從而形成一個(gè)信號(hào)回路。另外，所 述第一電極220a與第二電極220b還可以支撐固定所述發(fā)聲元件230。所述電極220的設(shè) 置，可以使所述信號(hào)輸入裝置210電連接并輸入信號(hào)給所述發(fā)聲元件230。可以理解，所述 電極220的具體結(jié)構(gòu)和形式不限，如所述信號(hào)輸入裝置210可直接通過(guò)導(dǎo)線與所述發(fā)聲元 件230電連接。
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所述發(fā)聲元件230包括一碳納米管結(jié)構(gòu)，該碳納米管結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積， 從而具有與液體介質(zhì)接觸的較大表面積。所述碳納米管結(jié)構(gòu)的單位面積熱容小于2X10—4 焦耳每平方厘米開(kāi)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. 7X10—6焦耳每 平方厘米開(kāi)爾文。 所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管膜，至少一碳納米管線狀結(jié)構(gòu)或碳納米管 膜與碳納米管線狀結(jié)構(gòu)一起形成的組合結(jié)構(gòu)。所述碳納米管膜包括無(wú)序碳納米管膜與有序 碳納米管膜。這里的無(wú)序指所述碳納米管膜中的碳納米管的排列方向無(wú)規(guī)則；有序指所述 碳納米管膜中至少多數(shù)碳納米管的排列方向具有一定規(guī)律，如所述多數(shù)碳納米管通過(guò)范德 華力首尾相連，或所述多數(shù)碳納米管基本沿一個(gè)固定方向擇優(yōu)取向排列或基本沿幾個(gè)固定 方向擇優(yōu)取向排列。 具體地，所述碳納米管膜包括碳納米管絮化膜、碳納米管碾壓膜及碳納米管拉伸膜。 所述碳納米管絮化膜通過(guò)對(duì)一碳納米管陣列絮化處理而獲得，所述碳納米管絮化 膜中的碳納米管相互纏繞或各向同性排列。所述碳納米管絮化膜的結(jié)構(gòu)及制備方法請(qǐng)參見(jiàn) 范守善等人于2007年4月13日申請(qǐng)，并于2008年10月15日公開(kāi)的第CN101284662A號(hào) 大陸公開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)(申請(qǐng)人清華大學(xué)；鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司)。
請(qǐng)參閱圖3，所述碳納米管碾壓膜通過(guò)碾壓一碳納米管陣列而獲得，所述碳納米管 碾壓膜可以采用一平面壓頭沿垂直于上述碳納米管陣列生長(zhǎng)的基底的方向擠壓上述碳納 米管陣列而獲得。此時(shí)所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管各向同性；所述碳納米管碾壓膜 也可以采用一滾軸狀壓頭沿某一固定方向碾壓上述碳納米管陣列而獲得，此時(shí)所述碳納米 管碾壓膜中的碳納米管在所述固定方向擇優(yōu)取向；所述碳納米管碾壓膜還可以采用滾軸狀 壓頭沿不同方向碾壓上述碳納米管陣列而獲得，此時(shí)所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管沿 不同方向擇優(yōu)取向。所述碳納米管碾壓膜的結(jié)構(gòu)及制備方法請(qǐng)參見(jiàn)范守善等人于2007年 6月1日申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)枮榈?00710074699. 6號(hào)的大陸專(zhuān)利申請(qǐng)(申請(qǐng)人清華大學(xué)；鴻富錦 精密工業(yè)(深圳)有限公司)。 請(qǐng)參閱圖4，所述碳納米管拉伸膜通過(guò)采用一拉伸工具自 一碳納米管陣列直接拉 取而獲得，所述碳納米管拉伸膜為透明或半透明，且所述碳納米管拉伸膜中的多數(shù)碳納米 管通過(guò)范德華力首尾相連。所述碳納米管拉伸膜的結(jié)構(gòu)及其制備方法請(qǐng)參見(jiàn)范守善等人于 2007年2月9日申請(qǐng)的，于2008年8月13公開(kāi)的第CN101239712A號(hào)大陸公開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng) (申請(qǐng)人清華大學(xué)；鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司)。在本實(shí)施例中，所述碳納米管結(jié) 構(gòu)為碳納米管拉伸膜，且所述碳納米管結(jié)構(gòu)由多個(gè)重疊設(shè)置的碳納米管拉伸膜組成，形成 一個(gè)厚度在0. 5納米 1毫米之間的層狀結(jié)構(gòu)，且相鄰的碳納米管拉伸膜中的碳納米管之 間具有一交叉角度a， a大于等于0度且小于等于90度。優(yōu)選地，當(dāng)所述夾角a為0度 時(shí)，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括層數(shù)較多的碳納米管拉伸膜(如大于或等于16層)，使所述碳納 米管結(jié)構(gòu)在保證發(fā)聲強(qiáng)度的同時(shí)，也具備一定的機(jī)械性能；當(dāng)所述夾角a大于0度且小于 或等于90度時(shí)，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括層數(shù)較少的碳納米管拉伸膜(如小于16層)，這是 因?yàn)楫?dāng)所述相鄰的碳納米管拉伸膜中的碳納米管之間具有一交叉角度時(shí)，所述碳納米管相 互交織形成一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使所述碳納米管結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能增加，可避免所述碳納米結(jié)構(gòu)從 空氣放入液態(tài)介質(zhì)300中時(shí)由于液態(tài)介質(zhì)300的表面張力使碳納米管膜收縮，從而可減少所述碳納米管拉伸膜的層數(shù)。本實(shí)施例中，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括16層相互重疊設(shè)置的碳
納米管拉伸膜，相鄰碳納米管拉伸膜中的碳納米管之間具有90度夾角。 可以理解，所述發(fā)聲裝置200采用透明或者半透明所述碳納米管拉伸膜為發(fā)聲元
件230，使所述發(fā)聲裝置200能夠應(yīng)到一些特殊場(chǎng)合，如光源的外表面。 所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管線，所述碳納米管線包括多個(gè)首尾相
連的碳納米管。所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)可以為由多個(gè)碳納米管線并排組成的束狀結(jié)構(gòu)，也
可以為相互扭轉(zhuǎn)組成的絞線結(jié)構(gòu)。另外，所述碳納米管結(jié)構(gòu)可由所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)平
行設(shè)置、相互纏繞或相互編織組成。 所述碳納米管線通過(guò)對(duì)一有序碳納米管膜進(jìn)行有機(jī)溶劑處理或機(jī)械力扭轉(zhuǎn)而獲 得，所述碳納米管線包括多個(gè)通過(guò)范德華力首尾相連的碳納米管。所述通過(guò)有機(jī)溶劑處理 而獲得的非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個(gè)沿碳納米管線長(zhǎng)度方向排列并首尾相連的碳納米 管。所述通過(guò)機(jī)械力扭轉(zhuǎn)而獲得的扭轉(zhuǎn)的碳納米管線包括多個(gè)繞碳納米管線軸向螺旋排列 的碳納米管。所述碳納米管線長(zhǎng)度不限，直徑為0.5納米-100微米。所述通過(guò)有機(jī)溶劑處 理獲得的碳納米管線及其制備方法請(qǐng)參見(jiàn)范守善等人于2005年12月16日申請(qǐng)的，于2007 年6月20日公開(kāi)的第CN1982209A號(hào)大陸公開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)(申請(qǐng)人清華大學(xué)；鴻富錦精密工 業(yè)(深圳)有限公司)。 所述發(fā)聲裝置200在工作時(shí)，所述發(fā)聲元件230全部浸沒(méi)在液態(tài)介質(zhì)300中。由于 所述碳納米結(jié)構(gòu)單位面積熱容小于2X 10-4焦耳每平方厘米開(kāi)爾文，當(dāng)所述發(fā)聲元件230 接收到所述信號(hào)輸入裝置210的信號(hào)后，所述發(fā)聲元件230中的碳納米管結(jié)構(gòu)將電能轉(zhuǎn)換 為熱能，并迅速與周?chē)囊簯B(tài)介質(zhì)300產(chǎn)生熱交換，使周?chē)囊簯B(tài)介質(zhì)300改變密度。當(dāng)所 述信號(hào)輸入裝置210的信號(hào)為周期變化的交流電信號(hào)或經(jīng)過(guò)調(diào)制后的音頻電信號(hào)時(shí)，所述 碳納米管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的熱能也會(huì)同步發(fā)生變換，使所述發(fā)聲元件230周?chē)囊簯B(tài)介質(zhì)300的 密度也會(huì)產(chǎn)生變化，從而發(fā)出聲波。同時(shí)利用所述液態(tài)介質(zhì)300良好的導(dǎo)熱性，對(duì)所述發(fā)聲 元件230所發(fā)出的熱量及時(shí)散熱。 為保證所述發(fā)聲元件230的電熱轉(zhuǎn)換效率，所述液態(tài)介質(zhì)300的電阻率應(yīng)大于 2X10—2歐姆 米。優(yōu)選地，所述液態(tài)介質(zhì)300為非電解質(zhì)溶液、純水、海水、淡水及有機(jī)溶 劑中的一種或任意組合。在本實(shí)施例中，所述液態(tài)介質(zhì)300為純水。所述純水不僅電導(dǎo)率 達(dá)到1.5X107歐姆 米，且所述純水的比熱容也較大，可以迅速吸收碳納米管結(jié)構(gòu)表面的 熱量，對(duì)所述碳納米管結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速散熱。 請(qǐng)參閱圖5，為所述發(fā)聲裝置200在純水水面下0. lcm的深度時(shí)分別加40V、50V及 60V電壓得到的頻率響應(yīng)特性曲線，所述發(fā)聲裝置200的發(fā)聲元件230采用16層同向重疊 設(shè)置的碳納米管拉伸膜所制成。在靠近所述水面的地方設(shè)置一麥克風(fēng)用于測(cè)試所述發(fā)聲裝 置200自所述水面下發(fā)出的聲波。從圖5可以看出，所述發(fā)聲元件230的發(fā)聲強(qiáng)度超過(guò)60 分貝每瓦聲壓級(jí)，最高可達(dá)95分貝每瓦聲壓級(jí)；所述發(fā)聲元件230的發(fā)聲頻率范圍為1赫 茲至IO萬(wàn)赫茲以上。因此所述發(fā)聲裝置200具有較高的發(fā)聲強(qiáng)度，且頻率范圍比較寬，有 著非常理想的發(fā)聲效果。 請(qǐng)參閱圖6，本技術(shù)方案第二實(shí)施例提供一種發(fā)聲裝置400，該發(fā)聲裝置400包括 信號(hào)輸入裝置410，電極420及發(fā)聲元件430。 本實(shí)施例中的發(fā)聲裝置400與第一實(shí)施例中的發(fā)聲裝置200的結(jié)構(gòu)基本相同，其主要區(qū)別在于，本實(shí)施例中的發(fā)聲裝置400包括四個(gè)棒狀電極420，即第一電極420a，第二 電極420b，第三電極420c及第四電極420d。所述第一電極420a，第二電極420b，第三電極 420c及第四電極420d空間平行間隔設(shè)置。所述發(fā)聲元件430環(huán)繞所述第一電極420a，第二 電極420b，第三電極420c及第四電極420d設(shè)置，并與所述第一電極420a，第二電極420b， 第三電極420c及第四電極420d分別電連接，形成一環(huán)形發(fā)聲元件430 。任意兩個(gè)相鄰的電 極均分別與所述信號(hào)輸入裝置410的兩端電連接，以使位于相鄰電極之間的發(fā)聲元件430 接入輸入信號(hào)。具體地，先將不相鄰的兩個(gè)電極電連接后與所述信號(hào)輸入裝置410的一端 電連接，剩下的兩個(gè)電極電連接后與所述信號(hào)輸入裝置410的另一端電連接。本實(shí)施例中， 可先將所述第一電極420a及第三電極420c電連接后與所述信號(hào)輸入裝置410的一端電連 接，再將所述第二電極420b及第四電極420d電連接后與所述信號(hào)輸入裝置410的另一端 電連接。上述連接方式可實(shí)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430具有較大的 輻射面積，且發(fā)聲強(qiáng)度得到增強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)環(huán)繞發(fā)聲效果。另外，當(dāng)所述發(fā)聲元件430的面積 較大時(shí)，所述第三電極420c及第四電極420d也可進(jìn)一步起到支撐所述發(fā)聲元件430的作 用。 所述第一 電極420a，第二電極420b，第三電極420c及第四電極420d也可與所述
發(fā)聲元件430設(shè)置在同一平面內(nèi)。所述設(shè)置在同一平面內(nèi)的各電極的連接方式與上述電極
的連接方式相同或相似。可以理解，本實(shí)施例可設(shè)置多個(gè)電極，其數(shù)量不限，只需確保任意
兩個(gè)相鄰的電極420均分別與所述信號(hào)輸入裝置410的兩端電連接即可。 請(qǐng)參閱圖7，本技術(shù)方案第三實(shí)施例提供一種超聲發(fā)聲裝置500，該超聲發(fā)聲裝置
500包括一信號(hào)輸入裝置510，兩個(gè)電極520，分別為第一電極520a及一第二電極520b，及
一發(fā)聲元件530。 本實(shí)施例提供的超聲發(fā)聲裝置500與第一實(shí)施例的超聲發(fā)聲裝置200結(jié)構(gòu)基本相 同，其主要區(qū)別在于，本實(shí)施例中的超聲發(fā)聲裝置500進(jìn)一步包括一支撐結(jié)構(gòu)540。所述發(fā) 聲元件530至少部分設(shè)置于所述支撐結(jié)構(gòu)16表面。 所述支撐結(jié)構(gòu)540可以由硬性材料，如金剛石、玻璃或石英制成；也可以由柔性材 料，如塑料或樹(shù)脂制成。優(yōu)選地，該支撐結(jié)構(gòu)540的材料應(yīng)具有較好的絕熱性能，從而防止 該發(fā)聲元件530產(chǎn)生的熱量被該支撐結(jié)構(gòu)540吸收，無(wú)法達(dá)到加熱周?chē)簯B(tài)介質(zhì)進(jìn)而發(fā)聲 的目的。 所述支撐結(jié)構(gòu)540用于支撐所述發(fā)聲元件530，任何具有確定形狀的物體，均可作 為本實(shí)施例中的支撐結(jié)構(gòu)540。具體地，該支撐結(jié)構(gòu)540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(shí)，該發(fā)聲元件530直接設(shè)置并貼合于該支撐結(jié)構(gòu)540的表面。由于該 發(fā)聲元件530整體通過(guò)支撐結(jié)構(gòu)540支撐，因此該發(fā)聲元件530可以承受強(qiáng)度較高的信號(hào) 輸入，從而具有較高的發(fā)聲強(qiáng)度。另外，由于發(fā)聲元件530設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)540表面，故在 將所述碳納米管結(jié)構(gòu)放入所述液態(tài)介質(zhì)中時(shí)，所述支撐結(jié)構(gòu)可起到保護(hù)碳納米管結(jié)構(gòu)不被 破壞或改變的作用。 所述支撐結(jié)構(gòu)540也可為一立體結(jié)構(gòu)，如一立方體、一圓錐體或一圓柱體。此時(shí)， 所述發(fā)聲元件530可環(huán)繞所述支撐結(jié)構(gòu)540設(shè)置，形成一環(huán)形發(fā)聲元件530。所述發(fā)聲元 件530也可部分設(shè)置在所述支撐結(jié)構(gòu)540表面，從而在所述發(fā)聲元件530表面至支撐結(jié)構(gòu)540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(kāi)放空間。所述支撐結(jié) 構(gòu)540可為一 V型、U型結(jié)構(gòu)或一具有狹窄開(kāi)口的腔體。當(dāng)所述支撐結(jié)構(gòu)540為一具有狹 窄開(kāi)口的腔體時(shí)，該發(fā)聲元件530可平鋪固定設(shè)置于該腔體的開(kāi)口上，從而形成一亥姆霍 茲共振腔。當(dāng)所述支撐結(jié)構(gòu)540為一 V型結(jié)構(gòu)時(shí)，所述發(fā)聲元件530設(shè)置在所述V型結(jié)構(gòu) 的兩端，即從V型結(jié)構(gòu)的一端延伸至另一端，使所述發(fā)聲元件530部分懸空設(shè)置，從而在所 述發(fā)聲元件530表面至支撐結(jié)構(gòu)540之間形成一攏音空間。所述第一電極520a和第二電 極520b間隔設(shè)置在所述發(fā)聲元件530表面。所述第一電極520a和第二電極520b與所述 信號(hào)輸入裝置510的兩端電連接。所述V型支撐結(jié)構(gòu)540可反射所述發(fā)聲元件530位于所 述支撐結(jié)構(gòu)540 —側(cè)的聲波，增強(qiáng)所述超聲發(fā)聲裝置20的發(fā)聲效果。 在本實(shí)施例中，所述支撐結(jié)構(gòu)540為一平面結(jié)構(gòu)，所述發(fā)聲元件530貼合設(shè)置在該 支撐結(jié)構(gòu)540表面。 所述發(fā)聲裝置中采用碳納米管結(jié)構(gòu)做發(fā)聲元件，所述碳納米管結(jié)構(gòu)熱容小且比表 面積大，因此所述發(fā)聲裝置有著足夠的發(fā)聲強(qiáng)度與發(fā)聲頻率范圍，能夠讓人耳直接感知，而 且所述發(fā)聲裝置中還能夠在液態(tài)介質(zhì)中發(fā)聲。拓展了采用"熱聲"效應(yīng)的發(fā)聲裝置的應(yīng)用 領(lǐng)域及范圍。 另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精 神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
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權(quán)利要求
一種發(fā)聲裝置，其包括一信號(hào)輸入裝置；以及一發(fā)聲元件，所述發(fā)聲元件與所述信號(hào)輸入裝置電連接；其特征在于，所述發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)，所述碳納米管結(jié)構(gòu)至少一表面與一液態(tài)介質(zhì)接觸，所述信號(hào)輸入裝置輸入信號(hào)給該碳納米管結(jié)構(gòu)，使該碳納米管結(jié)構(gòu)改變所述液態(tài)介質(zhì)的密度而發(fā)出聲波。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)的單位面積熱容小 于2X 10—4焦耳每平方厘米開(kāi)爾文。
3. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)的單位面積熱容小 于1. 7X 10—6焦耳每平方厘米開(kāi)爾文。
4. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述液態(tài)介質(zhì)的電阻率大于IX 10—2歐 姆*米。
5. 如權(quán)利要求4所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述液態(tài)介質(zhì)包括非電解質(zhì)溶液、純 水、海水、淡水及有機(jī)溶劑中的 一種或任意組合。
6. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)至少包括一碳納米 管膜、一碳納米管線狀結(jié)構(gòu)或一碳納米管膜與碳納米管線狀結(jié)構(gòu)形成的組合結(jié)構(gòu)。
7. 如權(quán)利要求6所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)至少包括一碳 納米管線，所述碳納米管線包括多個(gè)首尾相連的碳納米管。
8. 如權(quán)利要求7所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)由所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)平行設(shè)置或相互纏繞而成。
9. 如權(quán)利要求6所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管膜包括無(wú)序碳納米管膜 或有序碳納米管膜，所述無(wú)序碳納米管膜包括多個(gè)碳納米管相互纏繞或各向同性排列，所 述有序碳納米膜包括多個(gè)碳納米管沿一個(gè)方向或者多個(gè)方向擇優(yōu)取向排列。
10. 如權(quán)利要求9所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)重疊設(shè)置 的有序碳納米管膜。
11. 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)為厚度在0. 5納 米 l毫米之間的層狀結(jié)構(gòu)。
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)聲元件發(fā)聲強(qiáng)度大于60分貝每 瓦聲壓級(jí)。
13. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述信號(hào)輸入裝置輸入的信號(hào)包括音 頻電信號(hào)或交流電信號(hào)。
14. 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(jìn)一步包括至少兩電 極，所述電極間隔設(shè)置，所述信號(hào)輸入裝置通過(guò)所述電極與所述發(fā)聲元件電連接。
15. 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(jìn)一步包括一支撐結(jié) 構(gòu)，所述發(fā)聲元件至少部分設(shè)置在該支撐結(jié)構(gòu)表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)聲裝置，其包括一信號(hào)輸入裝置及一發(fā)聲元件。所述發(fā)聲元件與所述信號(hào)輸入裝置電連接。所述發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)，所述碳納米管結(jié)構(gòu)至少一表面與一液態(tài)介質(zhì)接觸。所述信號(hào)輸入裝置輸入信號(hào)給該碳納米管結(jié)構(gòu)，使該碳納米管結(jié)構(gòu)改變所述液態(tài)介質(zhì)的密度而發(fā)出聲波。
文檔編號(hào)H04R23/00GK101754080SQ20081021823
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者姜開(kāi)利, 楊遠(yuǎn)超, 肖林, 范守善, 陳卓 申請(qǐng)人:清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司