專利名稱：：熱致發(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，尤其涉及一種熱致發(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，通過信號(hào)輸入裝置輸入信號(hào)給發(fā)聲元件，發(fā)聲元件將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音信號(hào)，進(jìn)而發(fā)出聲音。具體地，發(fā)聲元件可將一定范圍內(nèi)的音頻電功率信號(hào)通過換能方式轉(zhuǎn)變?yōu)槭д嫘〔⒕哂凶銐蚵晧杭?jí)的可聽聲音。現(xiàn)有的發(fā)聲元件的種類很多，根據(jù)其工作原理，分為電動(dòng)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。然而，現(xiàn)有的揚(yáng)聲器必須在有磁的條件下工作，且其結(jié)構(gòu)均較為復(fù)雜，難于輕薄化且小型化。為解決現(xiàn)有的發(fā)聲元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大的問題，人們不斷研發(fā)新型的發(fā)聲元件。早在二十世紀(jì)初，即有人提出了一種基于熱致發(fā)聲原理的熱致發(fā)聲元件的構(gòu)想，請(qǐng)參見文獻(xiàn)"Thethermophoneasaprecisionsourceofsound",H.D.Arnold,I.B.Crandall,Phys.Rev.10，22-38(1917)，其利用一極薄的鉬片作為熱致發(fā)聲元件，將一交流音頻電信號(hào)輸入該熱致發(fā)聲元件中。由于該鉬片具有較小的單位面積熱容，該鉬片可將其內(nèi)部產(chǎn)生的熱量迅速傳導(dǎo)給周圍介質(zhì)。因此，在音頻電信號(hào)的作用下，該鉬片可迅速升降溫，并和周圍介質(zhì)迅速發(fā)生熱交換，周圍介質(zhì)的密度亦隨之發(fā)生變化，進(jìn)而通過介質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)發(fā)出聲波，即該熱致發(fā)聲元件的發(fā)聲原理為“電-熱-聲”的轉(zhuǎn)換。然而，受材料本身的限制，鉬片的厚度最小只能達(dá)到0.7微米，而0.7微米厚的鉬片的單位面積熱容為2X10—4焦耳每平方厘米開爾文。因此，所述熱致發(fā)聲元件的發(fā)聲頻率最高僅可為4千赫茲，所述熱致發(fā)聲元件的發(fā)聲頻率范圍較窄，發(fā)聲強(qiáng)度低，幾乎無(wú)法發(fā)出人耳能夠直接聽到的聲音。自九十年代初以來(lái)，以碳納米管為代表的納米材料以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)引起了人們極大的關(guān)注，請(qǐng)參見文獻(xiàn)"Helicalmicrotubulesofgraphiticcarbon，，，SumioIijima,Nature,vol354，p56(1991)。2008年10月29日，范守善等人公開了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小且可在無(wú)磁場(chǎng)條件下工作的熱致發(fā)聲元件，請(qǐng)參見文獻(xiàn)“Flexible，Stretchable,TransparentCarbonNanotubeThinFilmLoudspeakers，，，F(xiàn)anetal.,NanoLetters,Vol.8(12),4539-4545(2008)0該熱致發(fā)聲元件為一碳納米管膜，由于該碳納米管膜具有極大的比表面積及極小的單位面積熱容，該熱致發(fā)聲元件可發(fā)出人耳能夠聽到的強(qiáng)度的聲音，且具有較寬的發(fā)聲頻率范圍，有望代替現(xiàn)有的電動(dòng)式熱致發(fā)聲元件實(shí)際應(yīng)用。然而，該熱致發(fā)聲元件揭示為由碳納米管膜構(gòu)成，該碳納米管膜中的碳納米管首尾相連，從而使該碳納米管膜的電阻相對(duì)較大，因此該熱致發(fā)聲元件需要在較大的驅(qū)動(dòng)電壓較下才能發(fā)出人耳可聽到的強(qiáng)度的聲音。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，確有必要提供一種驅(qū)動(dòng)電壓較小的熱致發(fā)聲裝置?！N熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)聲元件；以及一信號(hào)輸入裝置，該信號(hào)輸入裝置用于將音頻電信號(hào)輸入至該熱致發(fā)聲元件中，其中該熱致發(fā)聲元件包括一支撐結(jié)構(gòu)及形成于該支撐結(jié)構(gòu)表面的至少一層導(dǎo)電材料，該支撐結(jié)構(gòu)包括多個(gè)納米級(jí)材料。一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)聲元件；以及兩個(gè)電極間隔設(shè)置并與該熱致發(fā)聲元件電連接，其中該熱致發(fā)聲元件包括一支撐結(jié)構(gòu)及覆蓋于該支撐結(jié)構(gòu)表面的至少一層導(dǎo)電材料，該支撐結(jié)構(gòu)包括多個(gè)納米級(jí)材料。一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)聲元件；以及一信號(hào)輸入裝置，該信號(hào)輸入裝置用于將音頻電信號(hào)傳輸至該熱致發(fā)聲元件中，其中該熱致發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)及至少一層導(dǎo)電材料，該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管，該至少一層導(dǎo)電材料包覆于每一碳納米管的表面。一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)聲元件；以及至少兩個(gè)電極間隔設(shè)置并與該熱致發(fā)聲元件電連接，其中該熱致發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)及至少一層導(dǎo)電材料，該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管，該至少一層導(dǎo)電材料覆蓋于碳納米管的表面。一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)聲元件；以及一信號(hào)輸入裝置，該信號(hào)輸入裝置用于將音頻電信號(hào)輸入至該熱致發(fā)聲元件中，其中該熱致發(fā)聲元件包括一支撐結(jié)構(gòu)，及形成于該支撐結(jié)構(gòu)表面的至少一層導(dǎo)電材料，該支撐結(jié)構(gòu)由多個(gè)一維納米級(jí)材料構(gòu)成，該導(dǎo)電材料層的厚度為1100納米。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，所述熱致發(fā)聲裝置將由納米級(jí)材料形成的支撐結(jié)構(gòu)及包覆于支撐結(jié)構(gòu)表面的至少一層導(dǎo)電材料作為熱致發(fā)聲元件，由于導(dǎo)電材料可減小熱致發(fā)聲元件的電阻，從而使該熱致發(fā)聲裝置的驅(qū)動(dòng)電壓較小。圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例熱致發(fā)聲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的熱致發(fā)聲裝置中熱致發(fā)聲元件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例包覆至少一層導(dǎo)電材料的碳納米管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片。圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)的透射電鏡照片。圖6是本發(fā)明第一實(shí)施例熱致發(fā)聲裝置的頻率響應(yīng)特性曲線。圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例熱致發(fā)聲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本發(fā)明第三實(shí)施例熱致發(fā)聲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明第四實(shí)施例熱致發(fā)聲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是本發(fā)明第五實(shí)施例熱致發(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)說明本發(fā)明實(shí)施例熱致發(fā)聲裝置。請(qǐng)參閱圖1并結(jié)合圖2，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置10，該熱致發(fā)聲裝置10包括一信號(hào)輸入裝置12，一熱致發(fā)聲元件14，一第一電極142以及一第二電極144。所述第一電極142和第二電極144間隔設(shè)置，且與所述熱致發(fā)聲元件14電連接。所述第一電極142和第二電極144通過導(dǎo)線149與所述信號(hào)輸入裝置12的兩個(gè)輸出電極電連接，用5于將所述信號(hào)輸入裝置12發(fā)出的音頻電信號(hào)輸入到所述熱致發(fā)聲元件14中。該熱致發(fā)聲元件14包括一支撐結(jié)構(gòu)146和覆蓋于該支撐結(jié)構(gòu)146表面的至少一層導(dǎo)電材料。具體地，該支撐結(jié)構(gòu)146為一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)由多個(gè)納米級(jí)材料148相互搭接組成。該納米級(jí)材料148包括納米線、納米管及納米顆粒中的一種或多種。優(yōu)選地，該納米級(jí)材料148為一維納米材料。該納米級(jí)材料148可以為導(dǎo)電材料或絕緣材料，如碳材料、氮化硼或硅等。具體地，該納米級(jí)材料148包括碳納米管、碳纖維、氮化硼納米線及硅納米線中的一種或多種。該多個(gè)納米級(jí)材料相互搭接或接觸，形成一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使該支撐結(jié)構(gòu)146具有較大的比表面積。優(yōu)選地，該支撐結(jié)構(gòu)146具有較小的厚度。該支撐結(jié)構(gòu)146中，每一納米級(jí)材料148表面均包覆一層或多層導(dǎo)電材料。該導(dǎo)電材料可以為金屬、合金或其它具有較高電導(dǎo)率的材料。形成于該支撐結(jié)構(gòu)146表面的導(dǎo)電材料層大致為一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并與該信號(hào)輸入裝置12電連接。由于該支撐結(jié)構(gòu)146具有較大的比表面積，且每一納米級(jí)材料148表面均包覆至少一層導(dǎo)電材料，因此，該導(dǎo)電材料形成的包覆在納米級(jí)材料148表面的導(dǎo)電材料層也具有較大的比表面積，從而有利于該熱致發(fā)聲元件14與外界氣體或液體介質(zhì)的熱交換。另夕卜，該至少一層導(dǎo)電材料形成的導(dǎo)電材料層具有較小的厚度，從而使該熱致發(fā)聲元件14具有較小的單位面積熱容。該支撐結(jié)構(gòu)146可以為一維納米材料。本實(shí)施例中，該支撐結(jié)構(gòu)146為一碳納米管結(jié)構(gòu)，該碳納米管結(jié)構(gòu)為多個(gè)碳納米管相互搭接或接觸形成的一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。但應(yīng)當(dāng)指出的是，其它一維納米材料也可以適用本發(fā)明構(gòu)思，用來(lái)作為納米級(jí)厚度的金屬層的支撐結(jié)構(gòu)，這些實(shí)施方式也應(yīng)在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。本實(shí)施例中，該碳納米管結(jié)構(gòu)中碳納米管之間通過范德華力相互吸引，且為一自支撐結(jié)構(gòu)。所謂“自支撐結(jié)構(gòu)”即該碳納米管結(jié)構(gòu)無(wú)需通過一支撐體支撐，也能保持自身特定的形狀，懸空設(shè)置且兩面均能與空氣接觸。由于該自支撐結(jié)構(gòu)的碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管，且該多個(gè)碳納米管通過范德華力相互吸弓丨，從而使碳納米管結(jié)構(gòu)具有特定的形狀，形成一自支撐結(jié)構(gòu)。在該碳納米管結(jié)構(gòu)中，碳納米管為無(wú)序或有序排列。這里的無(wú)序指碳納米管的排列方向無(wú)規(guī)則；有序指至少多數(shù)碳納米管的排列方向具有一定規(guī)律，如基本沿一個(gè)固定方向擇優(yōu)取向或基本沿幾個(gè)固定方向擇優(yōu)取向。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。具體地，該碳納米管結(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)或所述碳納米管膜和線狀結(jié)構(gòu)組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。當(dāng)該碳納米管膜包括無(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)該碳納米管膜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?？梢岳斫?，當(dāng)所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管膜時(shí)，該多個(gè)碳納米管膜可以重疊設(shè)置或并排設(shè)置；當(dāng)所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管線狀結(jié)構(gòu)時(shí)，該多個(gè)碳納米管線狀結(jié)構(gòu)可以并排設(shè)置或相互纏繞、編織成一層狀的碳納米管結(jié)構(gòu)。所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管線。當(dāng)該碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管線時(shí)，該多個(gè)碳納米管線相互平行排列組成的束狀結(jié)構(gòu)或多個(gè)碳納米管線相互扭轉(zhuǎn)排列組成的絞線結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，該碳納米管膜為從純度極高的超順排碳納米管陣列中直接拉取獲得，該碳納米管膜包括多個(gè)具有大致相等的長(zhǎng)度且沿同一方向擇優(yōu)取向排列的碳納米管，所述碳納米管通過范德華力首尾相連。該從碳納米管陣列中拉取獲得的碳納米管膜為一自支撐碳納米管膜，且具有極大的比表面積，優(yōu)選地，該碳納米管膜的比表面積為200平方米每克2600平方米每克(采用BET法測(cè)得)。該直接拉取獲得的碳納米管膜的單位面積質(zhì)量約為0.05克每平方米。該支撐結(jié)構(gòu)146中的納米級(jí)材料表面覆蓋至少一層導(dǎo)電材料。請(qǐng)參見圖3，本實(shí)施例中，該發(fā)聲元件14為一碳納米管復(fù)合膜，該發(fā)聲元件14將碳納米管膜作為支撐結(jié)構(gòu)146，并在該碳納米管膜中每一碳納米管111表面覆蓋至少一層導(dǎo)電材料112。故本實(shí)施例中，該納米級(jí)材料148為碳納米管111，該至少一層導(dǎo)電材料112可以包括鐵、鈷、鎳、鈀、鈦、銅、銀、金及鉬中的一種或多種。該至少一層導(dǎo)電材料112的厚度可以為1納米100納米，優(yōu)選為小于20納米。具體地，該至少一層導(dǎo)電材料112可以從內(nèi)至外依次包括與碳納米管潤(rùn)濕性良好的浸潤(rùn)層、與潤(rùn)濕層及導(dǎo)電層均能良好結(jié)合的過渡層、電導(dǎo)率較高的導(dǎo)電層以及抗氧化性能較高的抗氧化層。本實(shí)施例中，該至少一層導(dǎo)電材料112包括一作為潤(rùn)濕層的鎳層及作為導(dǎo)電層的金層，包覆于碳納米管111的表面。該鎳層的厚度約為2納米，該金層的厚度約為15納米。上述至少一層導(dǎo)電材料112可采用蒸鍍法、濺射法、沉積法、電鍍法或化學(xué)鍍法形成于碳納米管結(jié)構(gòu)中的碳納米管111表面。具體地，當(dāng)該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多層重疊設(shè)置的碳納米管膜時(shí)，可先分別給每個(gè)碳納米管膜的碳納米管111表面蒸鍍導(dǎo)電材料，形成多個(gè)碳納米管復(fù)合膜，再將該多個(gè)碳納米管復(fù)合膜相互重疊形成熱致發(fā)聲元件14；也可先將多個(gè)碳納米管膜相互重疊，再在重疊的碳納米管膜中每個(gè)碳納米管111表面蒸鍍至少一層導(dǎo)電材料112形成熱致發(fā)聲元件14。沉積至少一層導(dǎo)電材料112后的熱致發(fā)聲元件14的微觀結(jié)構(gòu)照片請(qǐng)參閱圖4和圖5。制備上述熱致發(fā)聲元件14采用的在碳納米管膜上沉積導(dǎo)電材料層的具體方法請(qǐng)參見范守善等人于2008年2月1日申請(qǐng)的中國(guó)專利申請(qǐng)第200810066039.8號(hào)(名稱“碳納米管復(fù)合膜”)。由于該至少一層導(dǎo)電材料112的厚度很小，使該熱致發(fā)聲元件14具有較小的單位面積熱容，另外，由于該至少一層導(dǎo)電材料112直接包裹于每一碳納米管111表面，從而使該熱致發(fā)聲元件14具有較大的比表面積。可選擇地，為增加所獲得的熱致發(fā)聲元件14的光透過率，在碳納米管膜的碳納米管111表面形成導(dǎo)電材料112前，可進(jìn)一步包括一對(duì)碳納米管膜進(jìn)行激光減薄的步驟。本實(shí)施例中，可采用波長(zhǎng)為1064納米的紅外激光器，激光的最大輸出功率為20毫瓦，掃描速度為10毫米每秒，同時(shí)，為避免聚焦的激光器能量過高而完全損壞碳納米管膜，移除了激光器的聚焦單元。照射在碳納米管膜上的激光為發(fā)散的圓形光斑，直徑約為3毫米。表1為激光處理前和處理后蒸鍍不同導(dǎo)電材料112后獲得的熱致發(fā)聲元件14及純碳納米管膜的方塊電阻和光透過率對(duì)比表。所述光透過率是指所述熱致發(fā)聲元件14對(duì)550納米的光的透過率。表1是否采用潤(rùn)溫層金屬導(dǎo)電層金屬方塊電光透過率<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>通過上述表1可以發(fā)現(xiàn)，通過在碳納米管膜的碳納米管111表面沉積導(dǎo)電材料112使該熱致發(fā)聲元件14的電阻相比于純碳納米管膜的電阻得到改善，但是該熱致發(fā)聲元件14的光透過率隨著導(dǎo)電材料112厚度的增加有所下降，當(dāng)采用激光處理該碳納米管膜后再沉積導(dǎo)電材料112形成熱致發(fā)聲元件14時(shí)，該熱致發(fā)聲元件14的光透過率得到提高。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)測(cè)試，該熱致發(fā)聲元件14的電阻為50歐2000歐，可見光透過率為70%-95%。本實(shí)施例中，未沉積導(dǎo)電材料之前的碳納米管膜的電阻大于1600歐，當(dāng)沉積導(dǎo)電材料Ni/Au后形成的熱致發(fā)聲元件14的電阻可降至200歐左右，可見光透過率為90%。故所形成的熱致發(fā)聲元件14具有較低的電阻及較好的可見光透過率，可用作透明導(dǎo)電膜。所述至少一層導(dǎo)電材料112包覆于該碳納米管膜中每一碳納米管111表面，使該熱致發(fā)聲元件14比純碳納米管膜具有較高的電導(dǎo)率及較小的方塊電阻，從而使驅(qū)動(dòng)該熱致發(fā)聲元件14發(fā)聲所需的電壓降低。該碳納米管結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積及較小的單位面積熱容(該碳納米管膜的單位面積熱容小于2X10_4焦耳每平方厘米開爾文，優(yōu)選地，小于IX10_4焦耳每平方厘米開爾文)。故當(dāng)該熱致發(fā)聲元件14被施加一電壓時(shí)，該熱致發(fā)聲元件14可以由于熱容小而迅速地升溫，由于比表面積大而迅速加熱周圍介質(zhì)，當(dāng)該電壓為交變電壓時(shí)，該熱致發(fā)聲元件14可對(duì)應(yīng)交變電壓的頻率升降溫，并與周圍介質(zhì)進(jìn)行快速地?zé)峤粨Q，從而使周圍介質(zhì)迅速膨脹和收縮，進(jìn)而發(fā)出聲音。該介質(zhì)可以是氣體或液體。本發(fā)明實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)該熱致發(fā)聲元件14發(fā)聲的最大功率密度為5X104W/m2?？梢岳斫?，由于碳納米管111表面的至少一層導(dǎo)電材料112是通過沉積、蒸鍍、濺射、電鍍或化學(xué)鍍等成膜方法形成在碳納米管膜這種具有較大比表面積的特殊結(jié)構(gòu)上，因此該碳納米管111表面的至少一層導(dǎo)電材料112也具較大的比表面積，另外該至少一層導(dǎo)電材料112具較小的厚度，故，該至少一層導(dǎo)電材料112也有相同的電-熱-聲轉(zhuǎn)換性質(zhì)，因此，熱致發(fā)聲元件14工作時(shí)，碳納米管膜與包覆于碳納米管膜中每一碳納米管111表面的至少一層導(dǎo)電材料112同時(shí)產(chǎn)生熱聲效應(yīng)，加熱周圍介質(zhì)發(fā)出聲音?？梢岳斫?，該支撐結(jié)構(gòu)146除碳納米管111外，還可以為其它導(dǎo)電或不導(dǎo)電的納米級(jí)材料148組成，如多個(gè)碳纖維組成的碳纖維結(jié)構(gòu)，多個(gè)碳納米線組成的碳納米線結(jié)構(gòu)或多個(gè)氮化硼納米管組成的納米管結(jié)構(gòu)。例如，該支撐結(jié)構(gòu)146可以為通過溶液過濾法形成的自支撐氮化硼納米管薄膜。該納米級(jí)材料148應(yīng)相互搭接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使形成于該納米級(jí)材料148表面的至少一層導(dǎo)電材料112在該熱致發(fā)聲元件14中基本相互導(dǎo)通，形成一導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。總之，該熱致發(fā)聲元件14應(yīng)滿足以下基本條件該支撐結(jié)構(gòu)146具有較大的比表面積(如大于100平方米每克)，從而使包覆于該支撐結(jié)構(gòu)146的納米級(jí)材料148表面的至少一層導(dǎo)電材料112具有較大的比表面積；該熱致發(fā)聲元件14整體具有較小的單位面積熱容(如小于2ΧΙΟ—4焦耳每平方厘米開爾文)。為使該發(fā)聲元件14整體具有較小的單位面積熱容，該支撐結(jié)構(gòu)146優(yōu)選為一熱容較小、比表面積較大的自支撐結(jié)構(gòu)。為使導(dǎo)電材料112具有較大的比表面積，該導(dǎo)電材料112的厚度應(yīng)盡量小，且該支撐結(jié)構(gòu)146的比表面積應(yīng)盡量大。所述第一電極142和第二電極144由導(dǎo)電材料形成，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、導(dǎo)電聚合物、金屬性碳納米管、銦錫氧化物(ITO)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與所述熱致發(fā)聲元件14之間的電連接。本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一電極142和第二電極144為棒狀金屬電極。由于所述第一電極142和第二電極144間隔設(shè)置，所述熱致發(fā)聲元件14應(yīng)用于熱致發(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。優(yōu)選地，當(dāng)所述熱致發(fā)聲元件14的支撐結(jié)構(gòu)146為一碳納米管結(jié)構(gòu)時(shí)，所述碳納米管結(jié)構(gòu)中碳納米管的排列方向沿第一電極142至第二電極144的方向延伸，第一電極142至第二電極144之間具有一基本相等的間距，從而使第一電極142至第二電極144之間的碳納米管能夠具有一基本相等的電阻值。本實(shí)施例中，所述碳納米管膜中的碳納米管沿基本垂直該棒狀電極長(zhǎng)度方向排列。優(yōu)選地，所述第一電極142和第二電極144的長(zhǎng)度大于等于熱致發(fā)聲元件14的寬度，從而可以使整個(gè)熱致發(fā)聲元件14均得到利用。所述電極124使放大后的電壓信號(hào)均勻地導(dǎo)入熱致發(fā)聲元件14中。所述信號(hào)輸入裝置12輸入音頻電信號(hào)為模擬信號(hào)?？梢岳斫猓撘纛l電信號(hào)為一經(jīng)過功率放大的信號(hào)。該所述信號(hào)輸入裝置12通過導(dǎo)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(hào)輸入到所述熱致發(fā)聲元件14中。可以理解，該第一電極142及第二電極144為可選擇結(jié)構(gòu)，該信號(hào)輸入裝置12可直接通過導(dǎo)線149將音頻電信號(hào)輸入至該熱致發(fā)聲元件14中。上述熱致發(fā)聲裝置10在使用時(shí)，由于熱致發(fā)聲元件14具有較小的單位面積熱容(小于2XΙΟ"4焦耳每平方厘米開爾文，優(yōu)選地，小于1XΙΟ"4焦耳每平方厘米開爾文)和大的比表面積，在輸入音頻電信號(hào)后，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度(如電流強(qiáng)度)的變化，熱致發(fā)聲元件14迅速升降溫、產(chǎn)生周期性的溫度變化，并和周圍介質(zhì)進(jìn)行快速熱交換，由于熱致發(fā)聲元件14的加熱，周圍介質(zhì)密度按照音頻電信號(hào)的頻率改變而改變，從而使周圍介質(zhì)迅速膨脹和收縮，發(fā)出人耳可感知的聲音，故本發(fā)明實(shí)施例中，所述熱致發(fā)聲裝置10中熱致發(fā)聲元件14的發(fā)聲原理為“電-熱-聲”的轉(zhuǎn)換，且所發(fā)出的聲音的頻率范圍較寬、發(fā)聲效果較好。如圖6所示，本實(shí)施例采用一層碳納米管表面包覆導(dǎo)電材料的碳納米管膜作為熱致發(fā)聲元件14，用于熱致發(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(即1Hz100kHz)。當(dāng)然，當(dāng)該熱致發(fā)聲元件14包括多層層疊的碳納米管膜時(shí)，該熱致發(fā)聲裝置10的發(fā)聲強(qiáng)度可以更高。所述熱致發(fā)聲元件14中，至少一層導(dǎo)電材料112包覆于納米級(jí)材料148的表面，使該熱致發(fā)聲元件14比純碳納米管膜具有較高的電導(dǎo)率及較小的方塊電阻，從而使驅(qū)動(dòng)該熱致發(fā)聲元件14發(fā)聲所需的電壓降低。由于納米級(jí)材料148表面的至少一層導(dǎo)電材料112具有較小的厚度和較大的比表面積，該至少一層導(dǎo)電材料112具有電-熱-聲轉(zhuǎn)換性質(zhì)，因此，該支撐結(jié)構(gòu)146中的納米級(jí)材料148可以為導(dǎo)電材料或絕緣材料。當(dāng)該納米級(jí)材料148為導(dǎo)電材料，如碳納米管111時(shí)，該熱致發(fā)聲元件14工作時(shí)，該支撐結(jié)構(gòu)146與包覆于該支撐結(jié)構(gòu)146中每一碳納米管111表面的至少一層導(dǎo)電材料112同時(shí)產(chǎn)生熱聲效應(yīng)，加熱周圍介質(zhì)發(fā)出聲音。請(qǐng)參閱圖7，本發(fā)明第二實(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置20，該熱致發(fā)聲裝置20包括一信號(hào)輸入裝置22、一熱致發(fā)聲元件24、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(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置20，該熱致發(fā)聲裝置20與第一實(shí)施例中的熱致發(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(shí)施例中的熱致發(fā)聲裝置20包括四個(gè)電極，即第一電極242、第二電極244、第三電極246和第四電極248。所述第一電極242、第二電極244、第三電極246和第四電極248均為棒狀金屬電極，且空間平行間隔設(shè)置。所述熱致發(fā)聲元件24環(huán)繞所述第一電極242、第二電極244、第三電極246和第四電極248設(shè)置并與所述第一電極242、第二電極244、第三電極246和第四電極248分別電連接，形成一環(huán)形并懸空設(shè)置的熱致發(fā)聲元件24。任意兩個(gè)相鄰的電極均分別與所述信號(hào)輸入裝置22的兩電極電連接，以使位于相鄰電極之間的部分熱致發(fā)聲元件24接入輸入信號(hào)。具體地，先將不相鄰的兩個(gè)電極用導(dǎo)線249連接后與所述信號(hào)輸入裝置22的一個(gè)電極電連接，剩下的兩個(gè)電極用導(dǎo)線249連接后與所述信號(hào)輸入裝置22的另一個(gè)電極電連接。上述連接方式可實(shí)現(xiàn)相鄰電極之間的部分熱致發(fā)聲元件24的并聯(lián)。并聯(lián)后的熱致發(fā)聲元件24具有較小的電阻，可降低熱致發(fā)聲元件24的工作電壓。且，上述連接方式可使所述熱致發(fā)聲元件24具有較大的幅射面積，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)所述熱致發(fā)聲元件24的面積較大時(shí)，所述四個(gè)電極也可進(jìn)一步起到支撐所述熱致發(fā)聲元件24的作用?？梢岳斫?，所述第一電極242、第二電極244、第三電極246和第四電極248也可與所述熱致發(fā)聲元件24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?？梢岳斫猓景l(fā)明可設(shè)置多個(gè)電極，其數(shù)量不限，只需確保任意兩個(gè)相鄰的電極均分別與所述信號(hào)輸入裝置22的兩個(gè)電極電連接即可。請(qǐng)參閱圖8，本發(fā)明第三實(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置30，包括一信號(hào)輸入裝置32，一熱致發(fā)聲元件34，一第一電極342以及一第二電極344。所述第一電極342和第二電極344通過導(dǎo)線349與所述信號(hào)輸入裝置32的兩個(gè)輸出電極電連接。本發(fā)明第三實(shí)施例中的熱致發(fā)聲裝置30與第一實(shí)施例中的熱致發(fā)聲裝置10的結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于，該熱致發(fā)聲裝置30進(jìn)一步包括一基體36，所述熱致發(fā)聲元件34設(shè)置于所述基體36表面，從而使該熱致發(fā)聲元件34在使用中不易損壞。所述基體36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)明第三實(shí)施例中的基體36。具體地，該基體36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)，該熱致發(fā)聲元件34直接設(shè)置并貼合于該基體36的表面上。由于該熱致發(fā)聲元件34整體通過基體36支撐，因此該熱致發(fā)聲元件34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。該基體36的材料不限，可以為一硬性材料，如金剛石、玻璃或石英。另外，所述基體36還可為一柔性材料，如塑料或樹脂。優(yōu)選地，該基體36的材料應(yīng)具有較好的絕熱性能，從而防止該熱致發(fā)聲元件34產(chǎn)生的熱量過度的被該基體36吸收，無(wú)法達(dá)到加熱周圍介質(zhì)進(jìn)而發(fā)聲的目的。另外，該基體36應(yīng)具有一較為粗糙的表面，從而可以使設(shè)置于上述基體36表面的熱致發(fā)聲元件34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熱致發(fā)聲裝置30的發(fā)聲效果。請(qǐng)參閱圖9，本發(fā)明第四實(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置40，該熱致發(fā)聲裝置40包括一信號(hào)輸入裝置42、一熱致發(fā)聲元件44、一基體46、一第一電極442、一第二電極444、一第三電極446以及一第四電極448。所述第一電極442、第二電極444、第三電極446以及第四電極448通過導(dǎo)線449與所述信號(hào)輸入裝置42的兩個(gè)輸出電極電連接。本發(fā)明第四實(shí)施例中的熱致發(fā)聲裝置40與第二實(shí)施例中的熱致發(fā)聲裝置20及第三實(shí)施例中的熱致發(fā)聲裝置30的結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于，本發(fā)明第四實(shí)施例中的熱致發(fā)聲元件44環(huán)繞所述基體46設(shè)置，形成一環(huán)形熱致發(fā)聲元件44。所述基體46的形狀不限，可為任何立體結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述基體46為一立方體、一圓錐體或一圓柱體。本發(fā)明實(shí)施例中，所述基體46為一圓柱體。與第二實(shí)施例相似，所述第一電極442、第二電極444、第三電極446和第四電極448間隔設(shè)置在所述熱致發(fā)聲元件44表面并與所述熱致發(fā)聲元件44電連接。上述連接方式可實(shí)現(xiàn)相鄰電極之間的部分熱致發(fā)聲元件44的并聯(lián)。并聯(lián)后的熱致發(fā)聲元件44具有較小的電阻，可降低工作電壓。且，上述環(huán)形熱致發(fā)聲元件44具有環(huán)繞發(fā)聲效果。另外，所述熱致發(fā)聲元件44設(shè)置于所述基體46表面，從而使該熱致發(fā)聲元件44在使用中不易損壞。請(qǐng)參閱圖10，本發(fā)明第五實(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置50，該熱致發(fā)聲裝置50包括一信號(hào)輸入裝置52、一熱致發(fā)聲元件54、一基體56、一第一電極542、一第二電極544。所述第一電極542和第二電極544通過導(dǎo)線549與所述信號(hào)輸入裝置52的兩個(gè)輸出電極電連接。本發(fā)明第五實(shí)施例中的熱致發(fā)聲裝置50與第三實(shí)施例中的熱致發(fā)聲裝置30的結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于，本發(fā)明第五實(shí)施例中的熱致發(fā)聲元件54部分設(shè)置在所述基體56表面，從而在所述熱致發(fā)聲元件54表面至基體56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。所述基體56為一V型或U型結(jié)構(gòu)或一具有狹窄開口的腔體。當(dāng)所述基體56為一具有狹窄開口的腔體時(shí)，該熱致發(fā)聲元件54可平鋪固定設(shè)置于該腔體的開口上，從而形成一亥姆霍茲共振腔。該基體56的材料為木質(zhì)、塑料、金屬或玻璃等。本發(fā)明實(shí)施例中，所述基體56為一V型結(jié)構(gòu)。所述熱致發(fā)聲元件54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，使所述熱致發(fā)聲元件54部分懸空設(shè)置，從而在所述熱致發(fā)聲元件54表面至基體56之間形成一攏音空間。所述第一電極542和第二電極544間隔設(shè)置在所述熱致發(fā)聲元件54表面。所述第一電極542和第二電極544連接導(dǎo)線549后與所述信號(hào)輸入裝置52的兩電極電連接。所述V型基體56可反射所述熱致發(fā)聲元件54位于所述基體56—側(cè)的聲波，增強(qiáng)所述熱致發(fā)聲裝置50的發(fā)聲效果。本發(fā)明實(shí)施例提供的熱致發(fā)聲裝置10，20，30，40，50具有以下優(yōu)點(diǎn)所述熱致發(fā)聲裝置將由納米級(jí)材料形成的支撐結(jié)構(gòu)及形成于支撐結(jié)構(gòu)表面的至少一層導(dǎo)電材料作為熱致發(fā)聲元件，由于導(dǎo)電材料可減小熱致發(fā)聲元件的電阻，從而使該熱致發(fā)聲裝置的驅(qū)動(dòng)電壓較小。進(jìn)一步地，由于該支撐結(jié)構(gòu)由納米級(jí)材料形成，具有較大的比表面積，故該至少一層導(dǎo)電材料形成于該支撐結(jié)構(gòu)表面后也具有較大的比表面積，因此，該支撐結(jié)構(gòu)可以為只起支撐作用的絕緣電材料，該至少一層導(dǎo)電材料可單獨(dú)的通過熱致發(fā)聲原理發(fā)聲。故該支撐結(jié)構(gòu)具有更廣的選擇范圍。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)。權(quán)利要求一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)聲元件；以及一信號(hào)輸入裝置，該信號(hào)輸入裝置用于將音頻電信號(hào)輸入至該熱致發(fā)聲元件中，其特征在于該熱致發(fā)聲元件包括一支撐結(jié)構(gòu)及形成于該支撐結(jié)構(gòu)表面的至少一層導(dǎo)電材料，該支撐結(jié)構(gòu)包括多個(gè)納米級(jí)材料。2.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述熱致發(fā)聲元件用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并根?jù)信號(hào)輸入裝置輸入的音頻電信號(hào)改變熱致發(fā)聲元件周圍介質(zhì)密度發(fā)出聲波。3.如權(quán)利要求2所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述熱致發(fā)聲元件的發(fā)聲頻率為1赫茲100千赫茲。4.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述熱致發(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。5.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)的比表面積大于100平方米每克。6.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)包括納米線、納米管及納米顆粒中的一種或多種。7.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)包括一碳納米管結(jié)構(gòu)。8.如權(quán)利要求7所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，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)或其組合。9.如權(quán)利要求8所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管膜及碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括多個(gè)沿同一方向擇優(yōu)取向排列的碳納米管，該多個(gè)碳納米管通過范德華力首尾相連。10.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，該熱致發(fā)聲裝置包括至少兩個(gè)電極，該至少兩個(gè)電極間隔設(shè)置并與該熱致發(fā)聲元件電連接，該信號(hào)輸入裝置通過該至少兩個(gè)電極將音頻電信號(hào)輸入至該熱致發(fā)聲元件中。11.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述每一納米級(jí)材料表面均形成至少一層導(dǎo)電材料。12.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電材料包括鎳、鈀、鈦、銅、銀、金、鉬或其任意組合的合金。13.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電材料的厚度為1100納米。14.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，該熱致發(fā)聲裝置進(jìn)一步包括一基體，所述熱致發(fā)聲元件直接貼合于該基體的表面或相對(duì)于該基體至少部分懸空設(shè)置。15.如權(quán)利要求14所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述基體為一V型、U型結(jié)構(gòu)或至少具有一開口的腔體。16.一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)聲元件；以及兩個(gè)電極間隔設(shè)置并與該熱致發(fā)聲元件電連接，其特征在于該熱致發(fā)聲元件包括一支撐結(jié)構(gòu)及覆蓋于該支撐結(jié)構(gòu)表面的至少一層導(dǎo)電材料，該支撐結(jié)構(gòu)包括多個(gè)納米級(jí)材料。17.如權(quán)利要求16所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)包括若干碳納米管，該碳納米管沿一個(gè)電極至另一個(gè)電極方向延伸。18.如權(quán)利要求16所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)包括至少一層碳納米管膜，該碳納米管膜包括多個(gè)沿同一方向擇優(yōu)取向排列的碳納米管，該多個(gè)碳納米管通過范德華力首尾相連。19.一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)聲元件；以及一信號(hào)輸入裝置，該信號(hào)輸入裝置用于將音頻電信號(hào)傳輸至該熱致發(fā)聲元件中，其特征在于該熱致發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)及至少一層導(dǎo)電材料，該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管，該至少一層導(dǎo)電材料包覆于碳納米管的表面。20.一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)聲元件；以及至少兩個(gè)電極間隔設(shè)置并與該熱致發(fā)聲元件電連接，其特征在于該熱致發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)及至少一層導(dǎo)電材料，該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管，該至少一層導(dǎo)電材料覆蓋于碳納米管的表面。21.一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)聲元件；以及一信號(hào)輸入裝置，該信號(hào)輸入裝置用于將音頻電信號(hào)輸入至該熱致發(fā)聲元件中，其特征在于該熱致發(fā)聲元件包括一支撐結(jié)構(gòu)，及形成于該支撐結(jié)構(gòu)表面的至少一層導(dǎo)電材料，該支撐結(jié)構(gòu)由多個(gè)一維納米級(jí)材料構(gòu)成，該導(dǎo)電材料層的厚度為1100納米。22.如權(quán)利要求21所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，該支撐結(jié)構(gòu)為該多個(gè)一維納米級(jí)材料所形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。23.如權(quán)利要求21所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，形成于該支撐結(jié)構(gòu)表面的導(dǎo)電材料層大致為一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并與該信號(hào)輸入裝置電連接。全文摘要本發(fā)明涉及一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一熱致發(fā)聲元件；以及一信號(hào)輸入裝置，該信號(hào)輸入裝置用于將音頻電信號(hào)輸入至該熱致發(fā)聲元件中，其中該熱致發(fā)聲元件包括一支撐結(jié)構(gòu)及形成于該支撐結(jié)構(gòu)表面的至少一層導(dǎo)電材料，該支撐結(jié)構(gòu)包括多個(gè)納米級(jí)材料。文檔編號(hào)H04R23/00GK101820572SQ20091010581公開日2010年9月1日申請(qǐng)日期2009年2月27日優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日發(fā)明者馮辰,姜開利,范守善申請(qǐng)人:清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司