[发明专利]发声装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发声装置，尤其涉及一种基于碳纳米管的发声装置。

背景技术

发声装置一般由信号输入装置和发声元件组成。通过信号输入装置输入 电信号给发声元件，进而发出声音。现有技术中的发声元件一般为一扬声器。 该扬声器为一种把电信号转换成声音信号的电声器件。具体地，扬声器可将 一定范围内的音频电功率信号通过换能方式转变为失真小并具有足够声压级 的可听声音。

现有的扬声器的种类很多，根据其工作原理，分为：电动式扬声器、电 磁式扬声器、静电式扬声器及压电式扬声器。虽然它们的工作方式不同，但 一般均为通过产生机械振动推动周围的空气，使空气介质产生波动从而实现 “电-力-声”之转换。其中，电动式扬声器的应用最为广泛。

请参阅图1，现有的电动式扬声器100通常由三部分组成：音圈102、磁 铁104以及振膜106。音圈102通常采用通电导体，当音圈102中输入一个音频 电流信号时，音圈102相当于一个载流导体。由于放在所述磁铁104产生的磁 场里，此载流导体在磁场中会受到洛伦兹力的作用，从而使音圈102会受到一 个大小与音频电流成正比、方向随音频电流方向变化而变化的力。如此，音 圈102就会在所述磁铁104产生的磁场作用下产生振动，并带动振膜106振动， 振膜106前后的空气亦随之振动，将电信号转换成声波向四周辐射。然而，该 电动式扬声器100的结构较为复杂，且其必须在有磁的条件下工作。

自九十年代初以来，以碳纳米管(请参见Helical microtubules of graphitic carbon，Nature，Sumio Iijima，vol 354，p56(1991))为代表的纳米材料以其独特 的结构和性质引起了人们极大的关注。近几年来，随着碳纳米管及纳米材料 研究的不断深入，其广阔的应用前景不断显现出来。例如，由于碳纳米管所 具有的独特的电磁学、光学、力学、化学等性能，大量有关其在场发射电子 源、传感器、新型光学材料、软铁磁材料等领域的应用研究不断被报道。然 而，现有技术中却尚未发现碳纳米管用于声学领域。

因此，确有必要提供一种发声装置，该发声装置结构简单，可在无磁的 条件下工作。

发明内容

一种发声装置，其包括：一信号输入装置；以及一发声元件，该发声元 件与所述信号输入装置的两端电连接；其中，所述发声元件至少部分设置在 一支撑结构表面，该发声元件包括至少一层碳纳米管薄膜，该碳纳米管薄膜 包括多个相互平行的碳纳米管，所述信号输入装置输入电信号给该发声元 件，通过该发声元件加热周围气体介质发出声波。

本技术方案提供的发声装置具有以下优点：其一，由于所述发声装置中 的发声元件仅包括碳纳米管薄膜，无需磁铁等其它复杂结构，故该发声装置 的结构较为简单，有利于降低该发声装置的成本。其二，该发声装置利用输 入信号造成该发声元件温度变化，从而使其周围气体介质迅速膨胀和收缩， 进而发出声波，无需振膜，且该发声元件组成的发声装置可在无磁的条件下 工作。其三，由于碳纳米管薄膜具有较小的热容和大的比表面积，且碳纳米 管薄膜中的碳纳米管相互平行、均匀分布且部分碳纳米管的两端分别与所述 信号输入装置的两端电连接，在输入信号后，根据信号强度(如电流强度) 的变化，由至少一层碳纳米管薄膜组成的发声元件可充分利用碳纳米管的特 性，如优异的轴向导电、导热性能，均匀地加热周围的气体介质、迅速升降 温、产生周期性的温度变化，并和周围气体介质进行快速热交换，使周围气 体介质迅速膨胀和收缩，发出人耳可感知的声音，且所发出的声音的频率范 围较宽(1Hz～100kHz)，发声效果较好，且所述发声装置的响应速度较快、 灵敏度较高。另外，当该发声元件厚度比较小时，例如小于10微米，该发 声元件具有较高的透明度，故所形成的发声装置为透明发声装置，可以直接 安装在各种显示装置、手机显示屏的显示表面或油画显示装置、油画等的表 面作为节省空间的透明发声装置。其四，由于碳纳米管具有较好的机械强度 和韧性，故由相互平行的碳纳米管组成的至少一层碳纳米管薄膜具有较好的 机械强度和韧性，耐用性较好，从而有利于制备由碳纳米管薄膜组成的各种 形状、尺寸的发声装置，进而方便地应用于各种领域。其五，由于所述发声 元件至少部分设置在所述支撑结构表面，所述发声元件可以承受强度较高的 信号输入，进而可增强所述发声装置的发声效果。