專利名稱：熱致發(fā)聲裝置及電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱致發(fā)聲裝置，尤其涉及一種基于石墨烯的熱致發(fā)聲裝置及應(yīng)用該熱致發(fā)聲裝置的電子裝置。
背景技術(shù)：
熱致發(fā)聲裝置一般由信號輸入裝置和發(fā)聲元件組成，通過信號輸入裝置輸入信號到該發(fā)聲元件，進而發(fā)出聲音。熱致發(fā)聲裝置為發(fā)聲裝置中的一種，其為基于熱聲效應(yīng)的一種熱致發(fā)聲裝置，請參見文獻 “The Thermophone”，EDWARD C. WENTE, Vol. XIX, No. 4,p333_345及“On Some Thermal Effects of Electric Currents”，William Henry Preece,Proceedings of the Royal Society of London, Vol. 30, p408_411 (1879-1881)。其揭示一種熱致發(fā)聲裝置，該熱致發(fā)聲裝置通過向一導(dǎo)體中通入交流電來實現(xiàn)發(fā)聲。該導(dǎo)體具 有較小的熱容(Heat capacity)，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。當(dāng)交流電通過導(dǎo)體時，隨交流電電流強度的變化，導(dǎo)體迅速升降溫，而和周圍氣體介質(zhì)迅速發(fā)生熱交換，促使周圍氣體介質(zhì)分子運動，氣體介質(zhì)密度隨之發(fā)生變化，進而發(fā)出聲波。另外，H.D. Arnold 和 I. B. Crandall 在文獻“The thermophone as a precisionsource of sound”，Phys. Rev. 10, p22_38 (1917)中揭不了一種簡單的熱致發(fā)聲裝置，其采用一鉬片作熱致發(fā)聲元件。受材料本身的限制，采用該鉬片作熱致發(fā)聲元件的熱致發(fā)聲裝置，其所產(chǎn)生的發(fā)聲頻率最高僅可達4千赫茲，且發(fā)聲效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種發(fā)聲頻率高且發(fā)聲效果好的熱致發(fā)聲裝置?！N熱致發(fā)聲裝置，其包括一基底；一熱致發(fā)聲兀件設(shè)置于該基底的表面；一致熱裝置用于向該熱致發(fā)聲元件提供能量使該熱致發(fā)聲元件產(chǎn)生熱量；其中，所述熱致發(fā)聲元件包括一復(fù)合膜，該復(fù)合膜包括相互層疊設(shè)置的至少一第一碳納米管層和至少一石墨烯膜，所述基底包括一碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)，該碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)包括一第二碳納米管層及涂覆在該第二碳納米管層表面的絕緣材料層。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本技術(shù)方案所提供的熱致發(fā)聲裝置具有以下優(yōu)點其一，由于所述熱致發(fā)聲裝置中的熱致發(fā)聲元件包括一由碳納米管層和石墨烯膜組成的復(fù)合膜，無需磁鐵等其它復(fù)雜結(jié)構(gòu)，故該熱致發(fā)聲裝置的結(jié)構(gòu)較為簡單，有利于降低該熱致發(fā)聲裝置的成本。其二，由于復(fù)合膜的厚度較薄，熱容較低，因此，其發(fā)聲頻率較高且具有較高的發(fā)聲效率。


圖I是本發(fā)明第一實施例提供的熱致發(fā)聲裝置的俯視示意圖。圖2是沿圖I中II-II線剖開的剖面示意圖。
圖3是本發(fā)明第一實施例熱致發(fā)聲裝置所采用的碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。圖4是本發(fā)明第一實施例熱致發(fā)聲裝置所采用的碳納米管絮化膜的掃描電鏡照片。圖5是本發(fā)明第一實施例熱致發(fā)聲裝置所采用的碳納米管碾壓膜的掃描電鏡照片。圖6是本發(fā)明第一實施例熱致發(fā)聲裝置所采用的復(fù)合膜的掃描電鏡照片。圖7是本發(fā)明圖6中熱致發(fā)聲元件透明度的測試曲線圖。圖8是本發(fā)明第二實施例提供的熱致發(fā)聲裝置的俯視示意圖。圖9是沿圖8中IX-IX線剖開的剖面示意圖。
圖10是本發(fā)明第三實施例提供的熱致發(fā)聲裝置的俯視示意圖。圖11是第三實施例中一種情況下沿圖10中XI-XI線剖開的剖面示意圖。圖12為第三實施例中另一種情況下沿圖10中XI-XI線剖開的剖面示意圖。圖13是本發(fā)明第四實施例提供的熱致發(fā)聲裝置的俯視示意圖。圖14是沿圖13中XIV-XIV線剖開的剖面示意圖。圖15是本發(fā)明第四實施例熱致發(fā)聲裝置所采用的非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線狀結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片。圖16是本發(fā)明第四實施例熱致發(fā)聲裝置所采用的扭轉(zhuǎn)的碳納米管線狀結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片。圖17是本發(fā)明第五實施例提供的采用表面涂有絕緣層的碳納米管層作為基底的熱致發(fā)聲裝置的側(cè)視剖面示意圖。圖18是本發(fā)明第六實施例提供的熱致發(fā)聲裝置的俯視示意圖。圖19是沿圖18中XIX-XIX線剖開的剖面示意圖。圖20是本發(fā)明第七實施例提供的熱致發(fā)聲裝置的俯視示意圖。圖21是沿圖20中XXI-XXI線剖開的剖面示意圖。圖22是本發(fā)明第八實施例提供的熱致發(fā)聲裝置的側(cè)視剖面示意圖。圖23是本發(fā)明第九實施例提供的熱致發(fā)聲裝置的側(cè)視剖面示意圖。圖24為本發(fā)明第十實施例提供的熱致發(fā)聲裝置的側(cè)視示意圖。主要元件符號說明
熱致發(fā)聲裝置|10 ；20 ；30 ；40 ；50 ；60 ；70 ；80 ；90 ；100
熱致發(fā)聲元件 ~102 致熱裝置—104 ；1004
第一電極_104a_
第二電極一104b
基底208 ；308 ；408 ；508 ；608 ；908
通孔一 208a
盲槽308a
表面_308b_
第一線狀結(jié)構(gòu) ^ 408a 第二線狀結(jié)構(gòu) ^ 408b 網(wǎng)孔408c
間隙—
第一電極引線
第二電極引線 |612—間隔元件_714_
第一熱致發(fā)聲元件 —
第二熱致發(fā)聲元件 802b_
第一致熱裝置 _80權(quán)利要求
1.一種熱致發(fā)聲裝置，其包括 一基底; 一熱致發(fā)聲元件設(shè)置于該基底的表面； 一致熱裝置用于向該熱致發(fā)聲元件提供能量使該熱致發(fā)聲元件產(chǎn)生熱量； 其特征在于，所述熱致發(fā)聲元件包括一復(fù)合膜，該復(fù)合膜包括相互層疊設(shè)置的至少一第一碳納米管層和至少一石墨烯膜，所述基底包括一碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)，該碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)包括一第二碳納米管層及涂覆在該第二碳納米管層表面的絕緣材料層。
2.如權(quán)利要求I所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述石墨烯膜包括多層石墨烯，該多層石墨烯相互搭接或者相互疊加設(shè)置。
3.如權(quán)利要求I所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述石墨烯膜為單層石墨烯。
4.如權(quán)利要求I所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述石墨烯膜的厚度為O.34納米至10納米。
5.如權(quán)利要求I所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述復(fù)合膜中，第一碳納米管層與石墨烯膜重疊設(shè)置。
6.如權(quán)利要求5所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述復(fù)合膜中，第一碳納米管層位于石墨稀I旲和基底之間。
7.如權(quán)利要求I所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述復(fù)合膜包括多層第一碳納米管層和多層石墨烯膜，該多層第一碳納米管層和該多層石墨烯膜交替層疊設(shè)置。
8.如權(quán)利要求7所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述復(fù)合膜中，第一碳納米管層與基底接觸。
9.如權(quán)利要求I所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述第一碳納米管層和第二碳納米管層中至少一個由多個碳納米管通過范德華力相互連接組成。
10.如權(quán)利要求I所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述第一碳納米管層包括多個微孔，該微孔由碳納米管之間的間隙形成，所述復(fù)合膜中，第一碳納米管層的多個微孔被所述石墨烯膜覆蓋。
11.如權(quán)利要求I所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)包括多個微孔。
12.如權(quán)利要求I所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)中，絕緣材料層涂覆于第二碳納米管層的表面。
13.如權(quán)利要求I所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)中，絕緣材料層包覆在第二碳納米管層中的碳納米管的表面。
14.如權(quán)利要求I所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述致熱裝置包括一第一電極和一第二電極分別與該熱致發(fā)聲元件電連接。
15.如權(quán)利要求I所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述致熱裝置為一電磁波信號發(fā)生裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述致熱裝置為一激光器。
17.一種電子裝置，其特征在于，該電子裝置的發(fā)聲裝置包括如權(quán)利要求I所述的熱致發(fā)聲裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的電子裝置，其特征在于，所述熱致發(fā)聲裝置內(nèi)置于該電子裝置中或者直接設(shè)置于該電子裝置的外殼。
19.如權(quán)利要求17所述的電子裝置，其特征在于，所述熱致發(fā)聲裝置通過USB接口與該電子裝置連接或者通過藍牙與該電子裝置無線連接。
20.如權(quán)利要求17所述的電子裝置，其特征在于，所述電子裝置包括音響、手機、MP3、MP4、游戲機、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、電視或計算機。
21.如權(quán)利要求20所述的電子裝置，其特征在于，該電子裝置進一步包括一顯示屏，該熱致發(fā)聲裝置安裝或集成在電子裝置的顯示屏上。
全文摘要
一種熱致發(fā)聲裝置，其包括一基底；一熱致發(fā)聲元件設(shè)置于該基底的表面；一致熱裝置用于向該熱致發(fā)聲元件提供能量使該熱致發(fā)聲元件產(chǎn)生熱量；其中，所述熱致發(fā)聲元件包括一復(fù)合膜，該復(fù)合膜包括相互層疊設(shè)置的至少一第一碳納米管層和至少一石墨烯膜，所述基底包括一碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)，該碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)包括一第二碳納米管層及涂覆在該第二碳納米管層表面的絕緣材料層。本發(fā)明進一步提供一種應(yīng)用上述熱致發(fā)聲裝置的電子裝置。
文檔編號H04R23/00GK102724613SQ201110076698
公開日2012年10月10日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者姜開利, 林曉陽, 肖林, 范守善 申請人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司