專利名稱：柔性發(fā)聲裝置及發(fā)聲旗幟的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柔性發(fā)聲裝置及發(fā)聲旗幟，尤其涉及一種基于碳納米管的柔性發(fā)
聲裝置及發(fā)聲旗幟。
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)輸入裝置輸入電信號(hào)給 發(fā)聲元件，進(jìn)而發(fā)出聲音?，F(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)聲元件一般為一揚(yáng)聲器。該揚(yáng)聲器為一種把電 信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音信號(hào)的電聲器件。具體地，揚(yáng)聲器可將一定范圍內(nèi)的音頻電功率信號(hào)通過(guò) 換能方式轉(zhuǎn)變?yōu)槭д嫘〔⒕哂凶銐蚵晧杭?jí)的可聽(tīng)聲音。 現(xiàn)有的揚(yáng)聲器的種類很多，根據(jù)其工作原理，分為電動(dòng)式揚(yáng)聲器、電磁式揚(yáng)聲器、 靜電式揚(yáng)聲器及壓電式揚(yáng)聲器。雖然它們的工作方式不同，但一般均為通過(guò)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng) 推動(dòng)周圍的空氣，使空氣介質(zhì)產(chǎn)生波動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)"電-力-聲"之轉(zhuǎn)換。其中，電動(dòng)式揚(yáng)聲 器的應(yīng)用最為廣泛。 請(qǐng)參閱圖l，現(xiàn)有的一種電動(dòng)式揚(yáng)聲器100通常由三部分組成音圈102、磁鐵104 以及振膜106。音圈102通常采用通電導(dǎo)體，當(dāng)音圈102中輸入一個(gè)音頻電流信號(hào)時(shí)，音圈 102相當(dāng)于一個(gè)載流導(dǎo)體。由于放在所述磁鐵104產(chǎn)生的磁場(chǎng)里，此載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受 到洛倫茲力的作用，從而使音圈102會(huì)受到一個(gè)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(huì)在所述磁鐵104產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生振動(dòng)，并 帶動(dòng)振膜106振動(dòng)，振膜106前后的空氣亦隨之振動(dòng)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波向四周輻射。然 而，該揚(yáng)聲器100的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且其必須在有磁的條件下工作。且，由于揚(yáng)聲器100的 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難將揚(yáng)聲器100設(shè)計(jì)成形狀可任意變化的柔性裝置，一定程度上限制了揚(yáng)聲 器IOO的應(yīng)用。 自九十年代初以來(lái)，以碳納米管(請(qǐng)參見(jiàn)Helical microtubules of graphiticcarbon， Nature, Sumio Iijima， vol 354， p56 (1991))為代表的纟內(nèi)米材料以其獨(dú) 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(lái)，隨著碳納米管及納米材料研究的不斷 深入，其廣闊的應(yīng)用前景不斷顯現(xiàn)出來(lái)。例如，由于碳納米管所具有的獨(dú)特的電磁學(xué)、光學(xué)、 力學(xué)、化學(xué)等性能，大量有關(guān)其在場(chǎng)發(fā)射電子源、傳感器、新型光學(xué)材料、軟鐵磁材料等領(lǐng)域 的應(yīng)用研究不斷被報(bào)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(lǐng)域。
因此，確有必要提供一種柔性發(fā)聲裝置，該柔性發(fā)聲裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可在無(wú)磁的條 件下工作。

發(fā)明內(nèi)容
—種柔性發(fā)聲裝置，其包括一發(fā)聲元件；以及一支撐體，所述發(fā)聲元件設(shè)置于所 述支撐體的表面；其中，該支撐體為一柔性支撐體，該發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)。
—種應(yīng)用柔性發(fā)聲裝置的發(fā)聲旗幟，其包括一旗桿；以及，一旗面，所述旗面連 接于旗桿上；其中，所述旗面為一柔性發(fā)聲裝置，該柔性發(fā)聲裝置中的發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本技術(shù)方案所提供的發(fā)聲裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)其一，由于所述 柔性發(fā)聲裝置中的發(fā)聲元件僅包括碳納米管結(jié)構(gòu)，無(wú)需磁鐵等其它復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故該發(fā)聲裝 置的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，有利于降低該發(fā)聲裝置的成本。其二，該柔性發(fā)聲裝置利用輸入信號(hào)造 成該發(fā)聲元件溫度變化，從而使其周圍氣體介質(zhì)迅速膨脹和收縮，密度發(fā)生變化，進(jìn)而發(fā)出 聲波，無(wú)需振膜，且該發(fā)聲元件組成的發(fā)聲裝置可在無(wú)磁的條件下工作。其三，由于碳納米 管結(jié)構(gòu)具有較小的熱容和大的比表面積，在輸入信號(hào)后，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度(如電流強(qiáng)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氣體介質(zhì)、迅速升降溫、產(chǎn)生周期 性的溫度變化，并和周圍氣體介質(zhì)進(jìn)行快速熱交換，使周圍氣體介質(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(1Hz 100kHz)，發(fā)聲效果較好。另 外，當(dāng)該發(fā)聲元件厚度比較小時(shí)，例如小于10微米，該發(fā)聲元件具有較高的透明度，擴(kuò)大了 該發(fā)聲元件的應(yīng)用范圍。其四，由于碳納米管具有較好的機(jī)械強(qiáng)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(jī)械強(qiáng)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(jìn)而方便地應(yīng)用于各種領(lǐng)域。其五，由于所述發(fā) 聲元件至少部分設(shè)置在所述柔性支撐體的表面，所述發(fā)聲元件可以承受強(qiáng)度較高的信號(hào)輸 入，進(jìn)而可增強(qiáng)所述發(fā)聲裝置的發(fā)聲效果。其六，由于柔性發(fā)聲裝置以碳納米管結(jié)構(gòu)為發(fā)聲 元件設(shè)置于一柔性支撐體上，因此柔性發(fā)聲裝置的形狀可根據(jù)需要任意變化而不被損壞， 使用方便且應(yīng)用范圍較廣。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本技術(shù)方案第一實(shí)施例柔性發(fā)聲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是圖2沿III-III線的剖面示意圖。 圖4是本技術(shù)方案第一實(shí)施例的碳納米管絮化膜的照片。 圖5是本技術(shù)方案第一實(shí)施例的包括多個(gè)沿同一方向擇優(yōu)取向排列的碳納米管 的碳納米管碾壓膜的掃描電鏡照片。 圖6是本技術(shù)方案第一實(shí)施例的包括多個(gè)沿不同方向擇優(yōu)取向排列的碳納米管 的碳納米管碾壓膜的掃描電鏡照片。 圖7是本技術(shù)方案第一實(shí)施例的碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。
圖8是本技術(shù)方案第一實(shí)施例的碳納米管拉膜的示意圖。
圖9是本技術(shù)方案第一實(shí)施例柔性發(fā)聲裝置的頻率響應(yīng)特性曲線。
圖10是本技術(shù)方案第二實(shí)施例柔性發(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)明本技術(shù)方案實(shí)施例的發(fā)聲裝置。 請(qǐng)參閱圖2及圖3，本技術(shù)方案第一實(shí)施例提供一種柔性發(fā)聲裝置IO，該柔性發(fā)聲 裝置10包括一發(fā)聲元件14，一柔性支撐體16，一第一電極142以及一第二電極144。所述 發(fā)聲元件14設(shè)置于所述柔性支撐體16表面。所述第一電極142和第二電極144間隔設(shè)置， 且與所述發(fā)聲元件14電連接。
所述柔性發(fā)聲裝置IO進(jìn)一步包括一信號(hào)輸入裝置12，所述第一電極142和第二電 極144通過(guò)外接導(dǎo)線149與所述信號(hào)輸入裝置12的兩端電連接，用于將所述信號(hào)輸入裝置 12中的交流電信號(hào)輸入到所述發(fā)聲元件14中。 所述柔性支撐體16主要起支撐作用，其形狀不限，可為一平面結(jié)構(gòu)或立體結(jié)構(gòu)， 柔性支撐體16的材料不限，為柔性材料，該柔性材料為絕緣或?qū)щ娦圆畹牟牧?，可為?dòng)植 物纖維或人造纖維形成的織物、塑料、樹(shù)脂、橡膠或紙張等。優(yōu)選地，該柔性支撐體16的材 料應(yīng)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(guò)度的被該柔性支撐體16 吸收，無(wú)法達(dá)到加熱周圍氣體介質(zhì)進(jìn)而發(fā)聲的目的。另外，該柔性支撐體16應(yīng)具有一較為 粗糙的表面，從而可以使設(shè)置于上述柔性支撐體16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(jìn)而可在一定程度上改善所述柔性發(fā)聲裝置10的發(fā)聲效果。該 發(fā)聲元件14可直接設(shè)置并貼合于該柔性支撐體16的表面。由于該發(fā)聲元件14整體通過(guò) 柔性支撐體16支撐，因此該發(fā)聲元件14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。本技術(shù)方案實(shí)施例中，所述柔性支撐體16為一棉布。 所述發(fā)聲元件14包括一碳納米管結(jié)構(gòu)。該碳納米管結(jié)構(gòu)為層狀或其它形狀，且具 有較大的比表面積。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(guò)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(wú)序或有序排列。具體地，當(dāng)碳納米管結(jié) 構(gòu)包括無(wú)序排列的碳納米管時(shí)，碳納米管相互纏繞或者各向同性排列；當(dāng)碳納米管結(jié)構(gòu)包 括有序排列的碳納米管時(shí)，碳納米管沿一個(gè)方向或者多個(gè)方向擇優(yōu)取向排列。所述碳納米 管結(jié)構(gòu)包括至少一層碳納米管膜、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)的復(fù)合結(jié)構(gòu)。 所述碳納米管膜可為碳納米管絮化膜、碳納米管碾壓膜或碳納米管拉膜。請(qǐng)參見(jiàn) 圖4，所述碳納米管絮化膜為各向同性，其包括多個(gè)無(wú)序排列且均勻分布的碳納米管。碳 納米管之間通過(guò)范德華力相互吸引、相互纏繞。因此，碳納米管絮化膜具有很好的柔韌性， 可以彎曲折疊成任意形狀而不破裂，且具有較好的自支撐性能，可無(wú)需基底支撐，自支撐存 在。所述碳納米管絮化膜的厚度為1微米-1毫米。 所述碳納米管碾壓膜通過(guò)沿一定方向或不同方向碾壓一碳納米管陣列獲得，其包 括均勻分布的碳納米管，碳納米管沿同一方向或不同方向擇優(yōu)取向排列。該碳納米管碾壓 膜中的碳納米管與碳納米管碾壓膜的表面成一夾角a，其中，a大于等于零度且小于等于 15度(0《a《15° )。優(yōu)選地，所述碳納米管碾壓膜中的碳納米管平行于碳納米管碾壓 膜的表面。依據(jù)碾壓的方式不同，該碳納米管碾壓膜中的碳納米管具有不同的排列形式。具 體地，碳納米管可以各向同性排列；當(dāng)沿不同方向碾壓時(shí)，碳納米管沿不同方向擇優(yōu)取向排 列，請(qǐng)參見(jiàn)圖5，碳納米管在碳納米管碾壓膜中可沿一固定方向擇優(yōu)取向排列，請(qǐng)參見(jiàn)圖6， 碳納米管碾壓膜中的碳納米管可沿不同方向擇優(yōu)取向排列。所述碳納米管碾壓膜中的碳納 米管部分交疊。所述碳納米管碾壓膜中碳納米管之間通過(guò)范德華力相互吸引，緊密結(jié)合，使 得該碳納米管碾壓膜具有很好的柔韌性，可以彎曲折疊成任意形狀而不破裂。且由于碳納 米管碾壓膜中的碳納米管之間通過(guò)范德華力相互吸引，緊密結(jié)合，使碳納米管碾壓膜為一 自支撐的結(jié)構(gòu)，可無(wú)需基底支撐，自支撐存在。所述碾壓膜的厚度為1微米-1毫米。
所述碳納米管拉膜包括多個(gè)首尾相連且沿同一方向擇優(yōu)取向排列的碳納米管。所 述碳納米管拉膜可通過(guò)從一碳納米管陣列中直接拉取而獲得。請(qǐng)參閱圖7及圖8，優(yōu)選地，所述碳納米管拉膜包括多個(gè)首尾相連且定向排列的碳納米管片段143，每個(gè)碳納米管片段 143具有大致相等的長(zhǎng)度，且碳納米管片段143兩端通過(guò)范德華力相互連接。該碳納米管 片段143包括多個(gè)長(zhǎng)度相等且相互平行排列的碳納米管145。上述從一碳納米管陣列中直 接拉取而獲得的碳納米管拉膜可進(jìn)一步經(jīng)過(guò)揮發(fā)性有機(jī)溶劑處理，處理后的碳納米管拉膜 的表面體積比減小，粘性降低，且其機(jī)械強(qiáng)度及韌性得到增強(qiáng)。所述碳納米管拉膜的厚度為 0. 5納米 100微米。進(jìn)一步地，所述當(dāng)碳納米管結(jié)構(gòu)包括至少兩層重疊設(shè)置的碳納米管拉 膜，相鄰的碳納米管拉膜之間通過(guò)范德華力緊密結(jié)合。該碳納米管結(jié)構(gòu)中的碳納米管拉膜 的層數(shù)不限，且相鄰兩層碳納米管拉膜中的碳納米管145的排列方向之間具有一交叉角度 a，a大于等于0度且小于等于90度，具體可依據(jù)實(shí)際需求制備。當(dāng)所述碳納米管結(jié)構(gòu)包 括多層碳納米管膜時(shí)，由于相鄰兩層碳納米管拉膜之間通過(guò)范德華力緊密結(jié)合，故所述碳 納米管結(jié)構(gòu)本身具有很好的自支撐性能。 所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括至少一根碳納米管線，該碳納米管線狀結(jié)構(gòu)為一絞線 結(jié)構(gòu)或一束狀結(jié)構(gòu)。所述束狀結(jié)構(gòu)的碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括多根并列設(shè)置的碳納米管線， 所述絞線結(jié)構(gòu)的碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括多根相互纏繞的碳納米管線。所述碳納米管線包括 多個(gè)首尾相連且擇優(yōu)取向排列的碳納米管，該碳納米管線為一束狀結(jié)構(gòu)或一絞線結(jié)構(gòu)。所 述束狀結(jié)構(gòu)的碳納米管線中的碳納米管沿碳納米管線的軸向定向排列，所述絞線結(jié)構(gòu)的碳 納米管線中的碳納米管沿碳納米管線的軸向螺旋排列。當(dāng)碳納米管結(jié)構(gòu)包括一根碳納米管 線狀結(jié)構(gòu)時(shí)，碳納米管線狀結(jié)構(gòu)可盤旋設(shè)置形成一平面結(jié)構(gòu)用作發(fā)聲元件。當(dāng)碳納米管結(jié) 構(gòu)包括多根碳納米管線狀結(jié)構(gòu)時(shí)，多根碳納米管線狀結(jié)構(gòu)相互平時(shí)并列設(shè)置或間隔設(shè)置，
或者多根碳納米管線狀結(jié)構(gòu)也可交叉設(shè)置。所述碳納米管線的直徑為i微米-ioo微米，長(zhǎng)
度為50毫米-100毫米。 本技術(shù)方案實(shí)施例中，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括一層碳納米管拉膜，碳納米管的排 列方向從第一電極向第二電極延伸。碳納米管結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬均為30厘米，厚度為50納米，單 位面積的熱容為1. 7X 10—6焦耳/平方厘米開(kāi)爾文。 該碳納米管結(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，熱容增大；所述碳納米管結(jié)構(gòu)的厚度太小，則機(jī)械強(qiáng)度較差，耐用性不夠好。 本技術(shù)方案實(shí)施例中，所述碳納米管結(jié)構(gòu)的厚度為50納米。當(dāng)碳納米管結(jié)構(gòu)的厚度較小 時(shí)，其可具有較好的透明度，如當(dāng)碳納米管膜的厚度為50納米時(shí)，該碳納米管膜的透光度 為67 % 82 % 。該碳納米管結(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，所述雙壁碳納米 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。
可以理解，所述碳納米管結(jié)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)不限，優(yōu)選地，所述碳納米管結(jié)構(gòu)滿足下 述三個(gè)條件，即為層狀或其它形狀，厚度為0. 5納米 1毫米，且具有較大的比表面積及 較小的單位面積熱容(小于2X10—4焦耳/平方厘米開(kāi)爾文)；以及包括均勻分布的碳納米 管。 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(shí)，所述發(fā)聲元件14與所述柔性支 撐體16之間可以直接粘附固定。進(jìn)一步地，在所述發(fā)聲元件14與所述柔性支撐體16之間 還可以進(jìn)一步包括一粘結(jié)層(圖未示)。所述粘結(jié)層可設(shè)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更好地固定于所述柔性支撐體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(dǎo)電性能的材料。優(yōu)選地，所述粘結(jié)層為一層銀膠。本 實(shí)施例中，所述碳納米管結(jié)構(gòu)為一碳納米管拉膜，其通過(guò)自身的粘性直接粘附于柔性支撐 體16的表面。 所述第一電極142和第二電極144由導(dǎo)電材料形成，其應(yīng)具有一定韌性或柔性。其 具體形狀結(jié)構(gòu)不限。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、合金、導(dǎo)電膠、金屬 性碳納米管、銦錫氧化物(IT0)等。所述第一電極142和第二電極144用于實(shí)現(xiàn)所述信號(hào) 輸入裝置12與所述發(fā)聲元件14之間的電連接。所述第一電極142和第二電極144分別與 所述發(fā)聲元件14電連接。由于所述發(fā)聲元件14設(shè)置在所述柔性支撐體16表面，所述第一 電極142和第二電極144也可間隔設(shè)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(shè)置與所述發(fā)聲元件14中的碳納米管的排列方向有關(guān)，優(yōu)選地， 碳納米管結(jié)構(gòu)中的碳納米管的排列方向從第一電極142向第二電極144延伸。本技術(shù)方案 實(shí)施例中，所述第一電極142和第二電極144為棒狀鉑電極，所述第一電極142和第二電 極144間隔設(shè)置固定在所述發(fā)聲元件14兩端，且所述發(fā)聲元件14中的碳納米管的排方向 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(shè)置，所述發(fā)聲元件14應(yīng)用于柔性發(fā)聲裝置10時(shí)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(shí)，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，并形成很好的電接觸。 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(jìn)一步包 括一導(dǎo)電粘結(jié)層(圖未示)。所述導(dǎo)電粘結(jié)層可設(shè)置于所述發(fā)聲元件14的表面。所述導(dǎo)電 粘結(jié)層可確保第一電極142和第二電極144與所述發(fā)聲元件14電接觸，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(shí)施例中，所述導(dǎo)電粘結(jié)層為
一層銀膠。 另外，本技術(shù)方案第一實(shí)施例可進(jìn)一步設(shè)置多個(gè)電極分別與所述發(fā)聲元件14電 連接，其數(shù)量不限，且該多個(gè)電極中任意兩個(gè)電極分別與所述信號(hào)輸入裝置12的兩端電連 接，以實(shí)現(xiàn)該信號(hào)輸入裝置在該兩個(gè)電極之間形成一電信號(hào)，使電連接于該兩個(gè)電極之間 的發(fā)聲元件14工作。優(yōu)選地，該兩個(gè)電極的位置相鄰。具體地，該多個(gè)電極中的任意兩個(gè) 相鄰的電極通過(guò)外接導(dǎo)線(圖未示)分別與信號(hào)輸入裝置12的兩端電連接，將外部的音頻 電信號(hào)輸入到所述發(fā)聲元件14中。 可以理解，由于所述發(fā)聲元件14設(shè)置在所述柔性支撐體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(hào)輸入裝置12可直接通過(guò)導(dǎo)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(hào)輸入裝置12能將電信號(hào)輸入給所述發(fā) 聲元件14即可。任何可實(shí)現(xiàn)所述信號(hào)輸入裝置12與所述發(fā)聲元件14之間電連接的方式 都在本技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。 所述信號(hào)輸入裝置12輸入的信號(hào)包括交流電信號(hào)以及音頻電信號(hào)等。所述信號(hào) 輸入裝置12通過(guò)導(dǎo)線149與所述第一電極142和第二電極144電連接，并通過(guò)所述第一電 極142和第二電極144將信號(hào)輸入到所述發(fā)聲元件14中。
所述柔性發(fā)聲裝置10進(jìn)一步包括一柔性保護(hù)層18，該柔性保護(hù)層18覆蓋發(fā)聲元件14的遠(yuǎn)離柔性支撐體16表面。該柔性保護(hù)層18的主要作用為避免發(fā)聲元件14與外界接觸，防止外界雜質(zhì)污染發(fā)聲元件14，柔性保護(hù)層18還可使柔性發(fā)聲裝置10的外觀更加美觀，如在柔性保護(hù)層18的表面設(shè)計(jì)各種圖案等。柔性保護(hù)層18的形狀不限，可覆蓋發(fā)聲元件14即可，柔性保護(hù)層18的材料不限，為柔性材料，可為織物、塑料、橡膠、樹(shù)脂或紙張等。
上述柔性發(fā)聲裝置10在使用時(shí)，由于碳納米管結(jié)構(gòu)為層狀、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大的散熱表面。碳納米管拉膜能獲得更均勻且厚度更小的碳納米管結(jié)構(gòu)，熱容可小至1.7X10—6焦耳/平方厘米開(kāi)爾文，具有更好的效果。在輸入信號(hào)后，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度(如電流強(qiáng)度)的變化，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，并和周圍氣體介質(zhì)快速進(jìn)行熱交換，使周圍氣體介質(zhì)迅速膨脹和收縮，氣體密度發(fā)生變化，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。故本技術(shù)方案實(shí)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，其發(fā)聲頻率范圍為1赫茲至10萬(wàn)赫茲(即1Hz 100kHz)，具有廣泛的應(yīng)用范圍。
圖9為采用本實(shí)施例中的碳納米管結(jié)構(gòu)時(shí)，所述柔性發(fā)聲裝置10的頻率響應(yīng)特性曲線。從圖9中可以看出，所述柔性發(fā)聲裝置10的發(fā)聲強(qiáng)度可達(dá)105分貝聲壓級(jí)，發(fā)聲頻率范圍為1赫茲至10萬(wàn)赫茲，所述柔性發(fā)聲裝置10具有較好的發(fā)聲效果。另外，本技術(shù)方案實(shí)施例中的碳納米管結(jié)構(gòu)具有較好的韌性和機(jī)械強(qiáng)度，將其帖附于柔性支撐體16上可隨柔性支撐體16 —起反復(fù)折疊而不破裂。所述碳納米管結(jié)構(gòu)可方便地制成各種形狀和尺寸的柔性發(fā)聲裝置IO，該柔性發(fā)聲裝置IO可方便地應(yīng)用于各種可發(fā)聲的裝置中，如當(dāng)柔性支撐體16采用織物時(shí)，可制成發(fā)聲的衣服或鞋帽等；當(dāng)柔性支撐體16采用紙張時(shí)，可制成
發(fā)聲書(shū)籍。另外，該柔性發(fā)聲裝置io還可與柔性電子元件結(jié)合，制成可發(fā)聲的柔性電子元
件，如可任意折疊的MP3、收音機(jī)等。 請(qǐng)參閱圖IO，本技術(shù)方案第二實(shí)施例提供一種應(yīng)用柔性發(fā)聲裝置的發(fā)聲旗幟40，該發(fā)聲旗幟40包括一旗面30及一旗桿42，所述旗面30與旗桿42連接。
所述旗面30為一柔性發(fā)聲裝置，該柔性發(fā)聲裝置包括一發(fā)聲元件34、一柔性支撐體36、一第一電極342、一第二電極344。本技術(shù)方案第二實(shí)施例中的發(fā)聲裝置與第一實(shí)施例中的柔性發(fā)聲裝置10的結(jié)構(gòu)基本相同。該柔性發(fā)聲裝置進(jìn)一步包括一柔性保護(hù)層38，該柔性保護(hù)層38設(shè)置于發(fā)聲元件34遠(yuǎn)離柔性支撐體36的表面。本實(shí)施例中，柔性支撐體36與柔性保護(hù)層38均為一平面狀的布，發(fā)聲元件34設(shè)置于柔性支撐體36與柔性保護(hù)層38之間。 所述發(fā)聲元件34包括一碳納米管結(jié)構(gòu)，該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)均勻分布的碳納米管，碳納米管有序排列或無(wú)序排列。優(yōu)選地，碳納米管結(jié)構(gòu)中的碳納米管的排列方向從第一電極342向第二電極344延伸。 所述發(fā)聲裝置進(jìn)一步包括一進(jìn)一步包括一信號(hào)輸入裝置32，一第一電極引線346與第二電極引線348。第一導(dǎo)線346的一端與第一電極342電連接，另一端與信號(hào)輸入裝置32電連接，第二導(dǎo)線348的一端與第二電極344電連接，另一端與信號(hào)輸入裝置32電連接。 所述旗桿42的具體形狀不限，可為長(zhǎng)條狀、圓柱狀或空心桿狀，旗桿42的材料不限，可為塑料、木材、金屬或橡膠等。
本實(shí)施例中，旗桿42為一塑料空心桿。所述柔性發(fā)聲裝置中的第一導(dǎo)線346與第二導(dǎo)線348穿過(guò)旗桿42的空心與信號(hào)輸入裝置32的兩端電連接。 可以理解，可進(jìn)一步在柔性支撐體36或柔性保護(hù)層38的表面設(shè)計(jì)圖案，也可通過(guò)發(fā)聲旗幟40的旗桿42對(duì)發(fā)聲旗幟40進(jìn)行升降，滿足各種需要。 本技術(shù)方案實(shí)施例提供的柔性發(fā)聲裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)其一，由于所述柔性發(fā)聲裝置中的發(fā)聲元件僅包括碳納米管結(jié)構(gòu)，無(wú)需磁鐵等其它復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故該柔性發(fā)聲裝置的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，有利于降低該柔性發(fā)聲裝置的成本。其二，該柔性發(fā)聲裝置利用輸入信號(hào)造成該發(fā)聲元件溫度變化，從而使其周圍氣體介質(zhì)迅速膨脹和收縮，進(jìn)而發(fā)出聲波，無(wú)需振膜，且該發(fā)聲元件組成的柔性發(fā)聲裝置可在無(wú)磁的條件下工作。其三，由于碳納米管結(jié)構(gòu)具有較小的熱容和大的比表面積，在輸入信號(hào)后，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度(如電流強(qiáng)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氣體介質(zhì)、迅速升降溫、產(chǎn)生周期性的溫度變化，并和周圍氣體介質(zhì)進(jìn)行快速熱交換，使周圍氣體介質(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(1Hz 100kHz)，發(fā)聲效果較好。其四，由于碳納米管具有較好的機(jī)械強(qiáng)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(jī)械強(qiáng)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(jìn)而方便地應(yīng)用于各種領(lǐng)域。其五，當(dāng)所述柔性支撐體為一平面時(shí)，所述發(fā)聲元件直接設(shè)置并貼合于該柔性支撐體的表面，故該發(fā)聲元件可以承受強(qiáng)度較高的信號(hào)輸入，從而具有較高的發(fā)聲強(qiáng)度。其六，由于柔性發(fā)聲裝置以碳納米管結(jié)構(gòu)為發(fā)聲元件設(shè)置于一柔性支撐體上，因此柔性發(fā)聲裝置的形狀可根據(jù)需要任意變化而不被損壞，使用方便且應(yīng)用范圍較廣。
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)。
權(quán)利要求
一種柔性發(fā)聲裝置，其包括一發(fā)聲元件；以及一支撐體，所述發(fā)聲元件設(shè)置于該支撐體的表面；其特征在于，該支撐體為一柔性支撐體，該發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述的柔性發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲元件直接設(shè)置并貼合于 該柔性支撐體的表面。
3. 如權(quán)利要求1所述的柔性發(fā)聲裝置，其特征在于，所述柔性支撐體的材料為織物、塑 料、樹(shù)脂、橡膠或紙。
4. 如權(quán)利要求1所述的柔性發(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/平方厘米開(kāi)爾文。
5. 如權(quán)利要求1所述的柔性發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)，其 厚度為0. 5納米 1毫米。
6. 如權(quán)利要求1所述的柔性發(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，碳納米管為無(wú)序或有序排列。
7. 如權(quán)利要求6所述的柔性發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)中的碳納米管 首尾相連且沿同一方向擇優(yōu)取向排列，碳納米管之間通過(guò)范德華力連接。
8. 如權(quán)利要求1所述的柔性發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)將音頻電信號(hào) 轉(zhuǎn)換為熱能，從而改變碳納米管結(jié)構(gòu)周圍氣體介質(zhì)密度發(fā)出聲波。
9. 如權(quán)利要求1所述的柔性發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲元件的發(fā)聲頻率為1赫 茲 100千赫茲。
10. 如權(quán)利要求1所述的柔性發(fā)聲裝置，其特征在于，所述柔性發(fā)聲裝置進(jìn)一步包括一 柔性保護(hù)層，該柔性保護(hù)層設(shè)置于發(fā)聲元件與柔性支撐體相對(duì)的表面。
11. 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)一步包括一信號(hào)輸入 裝置，該信號(hào)輸入裝置與發(fā)聲元件電連接。
12. 如權(quán)利要求11所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲裝置進(jìn)一步包括至少兩個(gè) 電極，所述信號(hào)輸入裝置通過(guò)該至少兩個(gè)電極與所述發(fā)聲元件電連接。
13. 如權(quán)利要求12所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)中的碳納米管的 排列方向從一電極向另一電極延伸。
14. 如權(quán)利要求11所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲裝置包括多個(gè)電極，該多個(gè) 電極間隔設(shè)置且均與所述發(fā)聲元件電連接，且該多個(gè)電極中任意兩個(gè)電極分別與所述信號(hào) 輸入裝置的兩端電連接。
15. 如權(quán)利要求12或14所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述電極的材料為金屬、導(dǎo)電 膠、金屬性碳納米管或銦錫氧化物。
16. —種應(yīng)用柔性發(fā)聲裝置的發(fā)聲旗幟，其包括 一旗桿；以及，一旗面，所述旗面連接于旗桿上；其特征在于，所述旗面為一柔性發(fā)聲裝置，該柔性發(fā)聲裝置中的發(fā)聲元件包括一碳納 米管結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種柔性發(fā)聲裝置，其包括一發(fā)聲元件；以及一支撐體，所述發(fā)聲元件設(shè)置于所述支撐體的表面；其中，該支撐體為一柔性支撐體，該發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)。該柔性發(fā)聲裝置可任意改變形狀，應(yīng)用范圍廣。一種應(yīng)用柔性發(fā)聲裝置的發(fā)聲旗幟，其包括一旗桿；以及，一旗面，所述旗面連接于旗桿上；其中，所述旗面為一柔性發(fā)聲裝置，該柔性發(fā)聲裝置中的發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H04R23/00GK101715160SQ20081021649
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2008年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月8日
發(fā)明者馮辰, 劉亮, 姜開(kāi)利, 李群慶, 潛力, 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