專利名稱：超聲波產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波產(chǎn)生裝置，尤其涉及一種采用碳納米管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生超聲波的超聲波產(chǎn)生裝置。
背景技術(shù)：
許多薄膜產(chǎn)品，目前產(chǎn)生超聲波的裝置(亦被稱為超聲波換能器)大致包括機(jī)械型超音發(fā)生器、利用電磁感應(yīng)和電磁作用原理制成的電動(dòng)超音發(fā)生器、以及利用壓電晶體管的電致伸縮效應(yīng)和鐵磁物質(zhì)的磁致伸縮效應(yīng)制成的電聲換能器等。例如，電聲換能器一般采用壓電陶瓷作為振動(dòng)組件的諧振型換能器，其執(zhí)行從電信號(hào)到超聲波的轉(zhuǎn)換，其通常由兩張壓電陶瓷、圓錐體、外殼及導(dǎo)線等組成，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。而且，該超音發(fā)聲器的超聲波發(fā)送和接收特性僅在其諧振頻率周圍的較窄頻帶范圍內(nèi)良好，其頻率范圍較窄。自二十世紀(jì)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。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)導(dǎo)。然而，現(xiàn)有技術(shù)中卻尚未發(fā)現(xiàn)碳納米管用于聲學(xué)領(lǐng)域，尤其是超聲波領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的超聲波產(chǎn)生裝置。一種超聲波產(chǎn)生裝置，其包括一個(gè)發(fā)聲元件和一個(gè)與該發(fā)聲元件電連接的信號(hào)輸出裝置；該發(fā)聲元件包括一個(gè)碳納米管結(jié)構(gòu)，該信號(hào)輸出裝置用于輸出電信號(hào)到該碳納米管結(jié)構(gòu)使該碳納米管結(jié)構(gòu)周圍的介質(zhì)密度發(fā)生變化，從而產(chǎn)生超聲波，該信號(hào)輸出裝置的電信號(hào)開(kāi)關(guān)頻率至少為2萬(wàn)赫茲。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的超聲波產(chǎn)生裝置利用碳納米管傳熱迅速的特點(diǎn)， 使得周圍介質(zhì)熱脹冷縮，從而發(fā)生高頻率周期性密度變化，從而產(chǎn)生超聲波。本發(fā)明提供的超聲波產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且碳納米管結(jié)構(gòu)可制成各種形狀和尺寸，因此適用于多種形式的超聲波產(chǎn)生裝置。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例所提供的超聲波產(chǎn)生裝置的示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明超聲波產(chǎn)生裝置10信號(hào)輸出裝置12電源121信號(hào)處理器122發(fā)聲元件14
第ー端141第ニ端142第ー電極151第ニ電極152導(dǎo)線1具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的超聲波產(chǎn)生裝置10包括ー個(gè)信號(hào)輸出裝置12， ー個(gè)發(fā)聲元件14，ー個(gè)第ー電極151以及ー個(gè)第ニ電極152。該發(fā)聲元件14是碳納米管結(jié)構(gòu)，例如可以是層狀、線狀或其它形狀的碳納米管結(jié) 構(gòu)。該碳納米管結(jié)構(gòu)包括至少ー碳納米管膜、至少ー碳納米管線狀結(jié)構(gòu)或其組合。具體地， 該碳納米管結(jié)構(gòu)可包括多個(gè)平行且無(wú)間隙鋪設(shè)或/和重迭鋪設(shè)的碳納米管膜。該碳納米管 結(jié)構(gòu)可包括多個(gè)平行設(shè)置、交叉設(shè)置或按ー定方式編織的碳納米管線狀結(jié)構(gòu)。該碳納米管 結(jié)構(gòu)也可包括至少ー碳納米管線狀結(jié)構(gòu)設(shè)置在該至少ー碳納米管膜表面。該多個(gè)碳納米管 線狀結(jié)構(gòu)可平行設(shè)置、交叉設(shè)置或按ー定方式編織設(shè)置在該碳納米管膜表面。優(yōu)選地，該發(fā)聲元件14包括ー由多個(gè)平行設(shè)置的碳納米線組成的碳納米管結(jié)構(gòu)， 整個(gè)碳納米結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為5cm 10cm，厚度為0.1ilm 10ilm。該碳納米結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)度方向 上具有第ー端141和第ニ端142。該發(fā)聲元件與該信號(hào)輸出裝置12電連接。具體地，該第ー電極151和第ニ電極 152分別連接該發(fā)聲元件14長(zhǎng)度方向的第ー端141和第ニ端142，該第ー電極151和該第 ニ電極152分別與該信號(hào)輸出裝置12電連接。該第ー電極151和第ニ電極152還起到支 撐該發(fā)聲元件14的作用。另外，該第ー電極151和第ニ電極152可以通過(guò)外接導(dǎo)線16與該信號(hào)輸出裝置12 的兩端電連接，用于將該信號(hào)輸出裝置12中的電信號(hào)輸入到該發(fā)聲元件14中。該信號(hào)輸出裝置12包括電源121及信號(hào)處理器122。該電源121為直流電源，輸 出電壓為5 12伏特。該信號(hào)處理器122控制電路的導(dǎo)通及閉合，且開(kāi)關(guān)頻率為至少2萬(wàn) 赫茲。該第ー電極151和第ニ電極152由導(dǎo)電材料形成，其具體形狀結(jié)構(gòu)不限。具體地， 該第ー電極151和第ニ電極152的形狀可選擇為層狀、棒狀、塊狀或其它形狀。該第ー電極 151和第ニ電極152的材料可選擇為金屬、導(dǎo)電膠、碳納米管、銅錫氧化物(ITO)等。本發(fā)明 實(shí)施例中，該第ー電極151和第ニ電極152為棒狀金屬電極。由于該第ー電極151和第ニ 電極152分別設(shè)置在該發(fā)聲元件14的兩端，該發(fā)聲元件14應(yīng)用于超聲波產(chǎn)生裝置10時(shí)能 接入ー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，在范氏引カ的作 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)，該 第ー電極151和第ニ電極152與該發(fā)聲元件14之間可以直接粘附固定，并形成很好的電接 角蟲。另外，該第ー電極151和第ニ電極152與該發(fā)聲元件14之間還可以進(jìn)ー步包括ー 導(dǎo)電粘結(jié)層(圖未示)。該導(dǎo)電粘結(jié)層可設(shè)置于該發(fā)聲元件14與電極相接觸的表面。該導(dǎo) 電粘結(jié)層在實(shí)現(xiàn)第ー電極151和第ニ電極152與該發(fā)聲元件14電接觸的同時(shí)，還可以使該第一電極151和第二電極152與該發(fā)聲元件14更好地固定。本實(shí)施例中，該導(dǎo)電粘結(jié)層為
一層銀膠?？梢岳斫猓?dāng)該發(fā)聲元件具有自支撐性能時(shí)，該第一電極151與第二電極152為可選擇的結(jié)構(gòu)。該信號(hào)輸出裝置12可直接通過(guò)導(dǎo)線或電極引線等方式與該發(fā)聲元件14電連接。另外，任何可實(shí)現(xiàn)該信號(hào)輸出裝置12與該發(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)。該信號(hào)輸出裝置12通過(guò)導(dǎo)線16與該第一電極151和第二電極152電連接，并通過(guò)該第一電極151和第二電極152將電信號(hào)輸入到發(fā)聲元件14中。該信號(hào)輸出裝置12通過(guò)導(dǎo)線16與該第一電極151和第二電極152電連接。上述超聲波產(chǎn)生裝置10在使用時(shí)，由于碳納米管結(jié)構(gòu)由均勻分布的碳納米管組成，且該碳納米管結(jié)構(gòu)為層狀或線狀、具有較大的比表面積，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。電路導(dǎo)通時(shí)，碳納米管結(jié)構(gòu)可迅速升溫，電路閉合時(shí)，碳納米管結(jié)構(gòu)迅速降溫，通過(guò)控制該電路的開(kāi)關(guān)以使該碳納米管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生周期性的溫度變化，由于該碳納米管結(jié)構(gòu)和周圍介質(zhì)(例如空氣)可以進(jìn)行快速熱交換，使得周圍介質(zhì)熱脹冷縮，從而發(fā)生周期性密度變化。當(dāng)該電路以至少2萬(wàn)赫茲的頻率進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，周圍介質(zhì)發(fā)生頻率高于2萬(wàn)赫茲的機(jī)械震動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波。該超聲波的傳播方向與該發(fā)聲元件14的長(zhǎng)度方向垂直。上述超聲波產(chǎn)生裝置10可以進(jìn)一步包括一密閉的外殼，如此可將發(fā)聲元件14周圍的介質(zhì)置于一個(gè)有限的空間內(nèi)，從而產(chǎn)生更好的超聲波效果。由上述發(fā)聲元件14組成的超聲波產(chǎn)生裝置10可在空氣介質(zhì)中發(fā)聲，具有廣泛的應(yīng)用范圍，例如應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)等。另外，本實(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，可方便地制成各種形狀和尺寸的超聲波產(chǎn)生裝置10?？梢岳斫獾氖?，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可于本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，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
1.一種超聲波產(chǎn)生裝置，其包括一個(gè)發(fā)聲元件和一個(gè)與該發(fā)聲元件電連接的信號(hào)輸出裝置；其特征在于該發(fā)聲元件包括一個(gè)碳納米管結(jié)構(gòu)，該信號(hào)輸出裝置用于輸出電信號(hào)到該碳納米管結(jié)構(gòu)使該碳納米管結(jié)構(gòu)周圍的介質(zhì)密度發(fā)生變化，從而產(chǎn)生超聲波，該信號(hào)輸出裝置的電信號(hào)開(kāi)關(guān)頻率至少為2萬(wàn)赫茲。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波產(chǎn)生裝置，其特征在于該信號(hào)輸出裝置輸出的電信號(hào)為直流電信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲波產(chǎn)生裝置，其特征在于該信號(hào)輸出裝置的輸出電壓為 5 12伏特。
4.如權(quán)利要求1所述的超聲波產(chǎn)生裝置，其特征在于該超聲波產(chǎn)生裝置還包括一個(gè)第一電極和一個(gè)第二電極，該第一電極和該第二電極分別與該信號(hào)輸出裝置電連接，該第一電極和該第二電極分別與該發(fā)聲元件的兩端電連接。
5.如權(quán)利要求1所述的超聲波產(chǎn)生裝置，其特征在于該碳納米管結(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)或碳納米管膜與碳納米管線狀結(jié)構(gòu)的組合。
6.如權(quán)利要求5所述的超聲波產(chǎn)生裝置，其特征在于該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)平行且無(wú)間隙鋪設(shè)或/和重迭鋪設(shè)的碳納米管膜。
7.如權(quán)利要求5所述的超聲波產(chǎn)生裝置，其特征在于該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)平行設(shè)置、交叉設(shè)置或按一定方式編織的碳納米管線狀結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求5所述的超聲波產(chǎn)生裝置，其特征在于該碳納米管結(jié)構(gòu)為至少一個(gè)碳納米管線狀結(jié)構(gòu)設(shè)置在該至少一個(gè)碳納米管膜的表面。
9.如權(quán)利要求8所述的超聲波產(chǎn)生裝置，其特征在于該多個(gè)碳納米管線狀結(jié)構(gòu)平行設(shè)置、交叉設(shè)置或按一定方式編織設(shè)置在該至少一個(gè)碳納米管膜的表面。
10.如權(quán)利要求1 9項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的超聲波產(chǎn)生裝置，其特征在于該發(fā)聲元件的長(zhǎng)度為5cm 10cm，厚度為0. 1 μ m 10 μ m。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波產(chǎn)生裝置，其包括一個(gè)發(fā)聲元件和一個(gè)與該發(fā)聲元件電連接的信號(hào)輸出裝置；該發(fā)聲元件包括一個(gè)碳納米管結(jié)構(gòu)，該信號(hào)輸出裝置用于輸出電信號(hào)到該碳納米管結(jié)構(gòu)使該碳納米管結(jié)構(gòu)周圍的介質(zhì)密度發(fā)生變化，從而產(chǎn)生超聲波，該信號(hào)輸出裝置的電信號(hào)開(kāi)關(guān)頻率至少為2萬(wàn)赫茲。該超聲波產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B06B1/02GK102189073SQ20101012140
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者周代栩, 藍(lán)海 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司