超声发声器的制作方法

专利名称：超声发声器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声发声器，尤其涉及一种基于热声原理的超声发声器。
背景技术：
发声器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信号到发 声元件，进而发出声音。热致发声器为发声器中的一种，其为基于热声效应的一种发声器， 请参见文献"The Thermophone"， EDWARD C. WENTE， Vol. XIX， No. 4， pp333_345及"On Some Thermal Effects ofElectric Currents", William Henry Preece， Proceedings of the Royal Society of London, Vol. 30，pp408_411 (1879-1881)。其揭示一种热致发声器，该热 致发声器通过向一导体中通入交流电来实现发声。该导体须具有较小的热容，较薄的厚度， 且可将其内部产生的热量迅速传导给周围气体介质的特点。当交流电通过导体时，随交流 电电流强度的变化，导体可迅速升降温，并和周围气体介质迅速发生热交换，周围气体介质 分子运动，气体介质密度亦随之发生变化，进而发出声波。现有技术中，最有效的导体为金 属。 H. D.Arnold禾口 I.B. Crandall在文献"The thermophone as a precision sourceof sound", Phys. Rev. 10， pp22_38 (1917)中介绍了一种简单的热致发声器，其采用 一铂片作发声元件，该铂片的厚度为0. 7微米。请参见图1，该发声元件102通过一夹具104 固定。所述发声元件102及夹具104设置在一基体108表面。 一电流引线106与所述发声 元件102电连接，用于向所述发声元件102输入电信号。由于发声元件102的发声频率与 其单位面积热容密切相关。单位面积热容大，则发声频率范围窄，强度低；单位面积热容小， 则发声频率范围宽，强度高。欲获得具有较宽发声频率范围及较高强度的声波，则要求发声 元件102的单位面积热容愈小愈好。而具有较小热容的金属铂片，受材料本身的限制，其厚 度最小只能达0. 7微米，而0. 7微米厚的铂片的单位面积热容为2 X 10—4焦耳每平方厘米开 尔文。受材料单位面积热容的限制，采用该铂片作发声元件102的发声器的发声频率最高 仅可达4千赫兹。所述发声器的发声频率范围较窄，且不能发出超声波。另外，所述发声器 一般是在空气介质中发声，应用范围比较窄。 现有的超声发声器通常包括一超声波换能器以及一信号输入装置。所述超声波换 能器一般采用压电陶瓷作为振动元件的谐振型换能器，其执行从电信号到超声波的转换。 所述超声波换能器通常由两张压电陶瓷、圆锥体、外壳及导线等组成，结构较为复杂。并且， 该超声发声器的超声波发送和接收特性仅在其谐振频率周围的较窄频带范围内良好，其频 率范围较窄。 自九十年代初以来，以碳纳米管(请参见Helical microtubules of graphiticcarbon， Nature, Sumio Iijima， vol 354， p56 (1991))为代表的纟内米材料以其独 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
4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，尤其是超声 发声领域。

发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种基于碳纳米管、可发出超声波且具有较宽发声频率
范围的超声发声器，且该超声发声器的结构较简单且能够在液态介质中发声。 —种超声发声器，其包括一发声元件以及一信号输入装置，其中，所述发声元件包
括一碳纳米管结构，所述碳纳米管结构与一液态介质接触，所述信号输入装置输入信号到
该碳纳米管结构，使该碳纳米管结构周围的液态介质密度发生变化，进而发出超声波。 与现有技术相比较，所述超声发声器具有以下优点其一，由于所述超声发声器中
的发声元件仅包括碳纳米管结构，故该超声发声器的结构较为简单，有利于降低该超声发
声器的成本。其二，该超声发声器利用输入信号造成该碳纳米管结构温度变化，从而使其周
围液态介质的密度发生变化，进而可发出超声波。其三，由于所述超声发声器的发声元件为
碳纳米管结构，该碳纳米管结构具有较好的发声效果，故采用该碳纳米管结构作发声元件
的超声发声器具有较宽的频率范围。


图1是现有技术中发声器的结构示意图。 图2是本发明第一实施例提供的超声发声器的结构示意图。 图3是本发明第一实施例中作为超声发声器的发声元件的碳纳米管膜的扫描电 镜照片。 图4是图3中碳纳米管膜中的碳纳米管片段的结构示意图。 图5是本发明第二实施例提供的超声发声器的结构示意图。 图6是本发明第三实施例提供的超声发声器的结构示意图。
具体实施例方式
以下将结合附图详细说明本发明实施例的超声发声器。 请参阅图2，本发明第一实施例提供一种超声发声器IO，该超声发声器10包括一 信号输入装置12，一发声元件14，一第一电极142以及一第二电极144。所述第一电极142 和第二电极144间隔设置，且与所述信号输入装置12电连接。所述第一电极142和第二电 极144可起到支撑所述发声元件14的作用。另外，所述第一电极142和第二电极144通过 外接导线149与所述信号输入装置12的两端电连接，用于将所述信号输入装置12中的信 号输入到所述发声元件14中。所述超声发声器10的至少一表面与一液态介质18相接触。
所述发声元件14包括一碳纳米管结构。该碳纳米管结构为层状、线状或其它形 状，且具有较大的比表面积。该碳纳米管结构包括至少一碳纳米管膜、至少一碳纳米管线状 结构或其组合。具体地，所述碳纳米管结构可包括多个平行且无间隙铺设或/和重叠铺设 的碳纳米管膜。所述碳纳米管结构可包括多个平行设置、交叉设置或按一定方式编织的碳 纳米管线状结构。所述碳纳米管结构也可包括至少一碳纳米管线状结构设置在所述至少一 碳纳米管膜表面。所述多个碳纳米管线状结构可平行设置、交叉设置或按一定方式编织设置在所述碳纳米管膜表面。所述碳纳米管结构的厚度(线状结构时即为直径)为0.5纳 米 1毫米。优选地，该碳纳米管结构的厚度为0.5微米。所述碳纳米管结构的单位面积 热容可小于2X10—4焦耳每平方厘米开尔文。优选地，所述碳纳米管结构的单位面积热容小 于1.7X10—6焦耳每平方厘米开尔文。所述碳纳米管结构中的碳纳米管包括单壁碳纳米管、 双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述单壁碳纳米管的直径为0. 5纳米 50 纳米，所述双壁碳纳米管的直径为1. 0纳米 50纳米，所述多壁碳纳米管的直径为1. 5纳 米 50纳米。 所述碳纳米管膜包括均匀分布的碳纳米管，碳纳米管之间通过范德华力紧密结 合。该碳纳米管膜中的碳纳米管为无序或有序排列。所谓无序是指碳纳米管的排列方向无 规则。所谓有序是指碳纳米管的排列方向有规则。具体地，当碳纳米管结构包括无序排列 的碳纳米管时，碳纳米管相互缠绕或者各向同性排列；当碳纳米管结构包括有序排列的碳 纳米管时，碳纳米管沿一个方向或者多个方向择优取向排列。所述碳纳米管膜包括碳纳米 管拉膜、碳纳米管碾压膜、碳纳米管絮化膜及长碳纳米管膜中的一种或多种。
所述碳纳米管拉膜的厚度为0. 01 100微米。该碳纳米管拉膜通过拉取一碳纳 米管阵列直接获得。该碳纳米管拉膜包括多个择优取向排列的碳纳米管，且碳纳米管之间 通过范德华力首尾相连。请参阅图3及图4，具体地，每一碳纳米管拉膜包括多个连续且定 向排列的碳纳米管片段143。该多个碳纳米管片段143通过范德华力首尾相连。每一碳纳 米管片段143包括多个相互平行的碳纳米管145，该多个相互平行的碳纳米管145通过范 德华力紧密结合。该碳纳米管片段143具有任意的宽度、厚度、均匀性及形状。该碳纳米管 拉膜中的碳纳米管145沿同一方向择优取向排列。可以理解，通过将多个碳纳米管拉膜平 行且无间隙铺设或/和重叠铺设，可以制备不同面积与厚度的碳纳米管结构。当碳纳米管 结构包括多个重叠设置的碳纳米管拉膜时，相邻的碳纳米管拉膜中的碳纳米管的排列方向 形成一夹角e，O。《13《90° 。多层重叠设置的碳纳米管膜，尤其是多层交叉设置的碳 纳米管膜相对单层碳纳米管膜具有更高的强度，故在将所述碳纳米管结构放入所述液态介 质中时，可确保碳纳米管结构的结构不被破坏或改变。优选地，所述碳纳米管结构中的碳纳 米管膜的层数大于10层。所述碳纳米管拉膜结构及其制备方法请参见范守善等人于2007 年2月9日申请的第CN101239712A号中国公开专利申请，"碳纳米管薄膜结构及其制备方 法"(申请人清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司)。 所述碳纳米管碾压膜包括均匀分布的碳纳米管。所述碳纳米管碾压膜为各向同性 或包括沿同一方向或不同方向择优取向排列的碳纳米管。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米 管相互交叠。所述碳纳米管碾压膜可通过碾压一碳纳米管阵列获得。该碳纳米管阵列形成 在一基底表面，所制备的碳纳米管碾压膜中的碳纳米管与该碳纳米管阵列的基底的表面成 一夹角a，其中，a大于等于0度且小于等于15度(0《a《15° )。优选地，所述碳纳 米管碾压膜中的碳纳米管平行于碳纳米管碾压膜的表面。依据碾压的方式不同，该碳纳米 管碾压膜中的碳纳米管具有不同的排列形式。由于碳纳米管碾压膜中的碳纳米管之间通过 范德华力相互吸引，紧密结合，使碳纳米管碾压膜为一自支撑的结构，可无需基底支撑，自 支撑存在。所述碳纳米管碾压膜及其制备方法请参见范守善等人于2007年6月1日申请 的第200710074027. 5号中国专利申请"碳纳米管薄膜的制备方法"(申请人清华大学，鸿 富锦精密工业(深圳)有限公司)。
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所述碳纳米管絮化膜的长度、宽度和厚度不限，可根据实际需要选择。本发明提供 的碳纳米管絮化膜的长度为1 10厘米，宽度为1 10厘米，厚度为1微米 1毫米。所 述碳纳米管絮化膜包括相互缠绕的碳纳米管，CNT长度大于10微米。所述碳纳米管之间通 过范德华力相互吸引、缠绕，形成网络状结构。所述碳纳米管絮化膜各向同性。所述碳纳 米管絮化膜中的碳纳米管为均匀分布，无规则排列，形成大量的微孔结构，微孔孔径为1纳 米 0. 5微米。所述碳纳米管絮化膜及其制备方法请参见范守善等人于2007年4月13日 申请的第200710074699. 6号中国专利申请"碳纳米管薄膜的制备方法"(申请人清华大 学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司)。 所述长碳纳米管膜包括多个择优取向排列的碳纳米管。所述多个碳纳米管之间相 互平行，并排设置且通过范德华力紧密结合。所述多个碳纳米管具有大致相等的长度，且其 长度可达到厘米量级。碳纳米管的长度可与碳纳米管膜的长度相等，故至少有一个碳纳米 管从碳纳米管膜的一端延伸至另一端，从而跨越整个碳纳米管膜。长碳纳米管膜的长度受 碳纳米管的长度的限制。所述长碳纳米管膜及其制备方法请参见范守善等人于2008年2 月1日申请的第200810066048. 7号中国专利申请"碳纳米管薄膜结构及其制备方法"(申 请人清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司)以及2008年5月28日申请的第 200810067529. X号中国专利申请"带状碳纳米管薄膜的制备方法"(申请人清华大学，鸿 富锦精密工业(深圳)有限公司)。 所述碳纳米管线状结构包括至少一个碳纳米管线。所述碳纳米管线状结构的直径 为0. 5纳米-1毫米。所述碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管线平行设置组成的一束状 结构或由多个碳纳米管线相互扭转组成的一绞线结构。所述碳纳米管线可为一非扭转的碳 纳米管线或扭转的碳纳米管线。 所述非扭转的碳纳米管线包括多个沿该非扭转的碳纳米管线长度方向排列的碳 纳米管。非扭转的碳纳米管线可通过将碳纳米管拉膜通过有机溶剂处理得到。具体地，该碳 纳米管拉膜包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳 纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有 任意的长度、厚度、均匀性及形状。该非扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0. 5纳米-100 微米。具体地，可将有机溶剂浸润所述碳纳米管拉膜的整个表面，在挥发性有机溶剂挥发时 产生的表面张力的作用下，碳纳米管拉膜中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密 结合，从而使碳纳米管拉膜收縮为一非扭转的碳纳米管线。该有机溶剂为挥发性有机溶剂， 如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中采用乙醇。通过有机溶剂处理的非扭转碳 纳米管线与未经有机溶剂处理的碳纳米管膜相比，比表面积减小，粘性降低。
所述扭转的碳纳米管线为采用一机械力将所述碳纳米管拉膜两端沿相反方向扭 转获得。该扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋排列的碳纳米管。 进一步地，可采用一挥发性有机溶剂处理该扭转的碳纳米管线。在挥发性有机溶剂挥发时 产生的表面张力的作用下，处理后的扭转的碳纳米管线中相邻的碳纳米管通过范德华力紧 密结合，使扭转的碳纳米管线的比表面积减小，密度及强度增大。 所述碳纳米管线及其制备方法请参见范守善等人于2002年9月16日申请的，于 2008年8月20日公告的第CN100411979C号中国公告专利"一种碳纳米管绳及其制造方 法"(申请人清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司)，以及于2005年12月16日申请的第CN1982209A号中国公开专利申请"碳纳米管丝及其制作方法"(申请人清华大学， 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司)。 本实施例中，所述作为发声元件14的碳纳米管结构包括16层碳纳米管拉膜。碳 纳米管在该碳纳米管结构中沿同一方向择优取向排列。所述碳纳米管结构的长度和宽度为 3厘米，所述碳纳米管结构的厚度为0. 5微米。所述第一电极142和第二电极144由导电材 料形成，其具体形状结构不限。具体地，所述第一电极142和第二电极144可选择为层状、 棒状、块状或其它形状。所述第一电极142和第二电极144的材料可选择为金属、导电胶、 碳纳米管、铟锡氧化物(IT0)等。本发明实施例中，所述第一电极142和第二电极144为棒 状金属电极。所述发声元件14的两端分别与所述第一电极142和第二电极144电连接，并 通过所述第一电极142和第二电极144固定。由于所述第一电极142和第二电极144间隔 设置，所述发声元件14应用于超声发声器10时能接入一定的阻值避免短路现象产生。由 于碳纳米管具有极大的比表面积，在范德华力的作用下，该碳纳米管结构本身有很好的粘 附性，故采用该碳纳米管结构作发声元件14时，所述第一电极142和第二电极144与所述 发声元件14之间可以直接粘附固定，并形成很好的电接触。 另外，所述第一电极142和第二电极144与所述发声元件14之间还可以进一步包 括一导电粘结层(图未示)。所述导电粘结层可设置于所述发声元件14与电极相接触的表 面。所述导电粘结层在实现第一电极142和第二电极144与所述发声元件14电接触的同 时，还可以使所述第一电极142和第二电极144与所述发声元件14更好地固定。本实施例 中，所述导电粘结层为一层银胶。 可以理解，当所述发声元件具有自支撑性能时，所述第一电极142与第二电极144 为可选择的结构。所述信号输入装置12可直接通过导线或电极引线等方式与所述发声元 件14电连接。另外，任何可实现所述信号输入装置12与所述发声元件14之间电连接的方 式都在本技术方案的保护范围之内。 所述信号输入装置12输入给所述发声元件14的信号包括交流电信号或音频电信 号等。所述信号输入装置12通过导线149与所述第一电极142和第二电极144电连接，并 通过所述第一电极142和第二电极144将电信号输入到发声元件14中。所述信号输入装 置12输入的电信号的频率大于2万赫兹(20KHZ)。所述信号输入装置12通过导线149与 所述第一电极142和第二电极144电连接，并通过所述第一电极142和第二电极144将电 信号输入到发声元件14中。 所述液态介质18不限，只需满足其电阻率大于所述发声元件14的电阻率即可。所 述液态介质18包括非电解质溶液、水及有机溶剂等中的一种或多种。其中，所述水包括纯 净水、自来水、淡水及海水，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇及丙酮等。本发明实施例中，所述 发声元件14浸没于一液态介质18中，所述液态介质18的电阻率大于0. 01欧姆*米，优选 地，所述液态介质18为纯净水。纯水的电导率可达到1. 5X 107欧姆 米，且其比热容也较 大，可以导出碳纳米管结构产生的热量，从而可对碳纳米管结构进行散热。
上述超声发声器10在使用时，由于碳纳米管结构由均匀分布的碳纳米管组成，且 该碳纳米管结构为层状或线状、具有较大的比表面积，故该碳纳米管结构具有较小的单位 面积热容和较大的散热表面，在输入信号后，碳纳米管结构可迅速升降温，产生周期性的温 度变化，并和周围液态介质18快速进行热交换，使周围液态介质18的密度周期性地发生改变，进而发出声音。故本发明实施例中，所述发声元件14的发声原理为"电_热_声"的转换。由上述发声元件14组成的超声发声器10可在液体介质中发声，具有广泛的应用范围。另外，由于碳纳米管结构具有极小的单位面积热容(小于2X10—4焦耳每平方厘米开尔文)，一般液态介质18的单位面积热容均大于碳纳米管结构的单位面积热容，故在超声发声器10工作过程中，当碳纳米管结构的温度大于液态介质18的温度时，热量便从碳纳米管结构流向液态介质18，所述液体介质18可及时导出碳纳米管结构产生的热量，对其进行快速散热。 所述超声发声器10的发声频率大于2万赫兹。所述超声发声器10具有较好的发声效果。另外，本发明实施例中的碳纳米管结构具有较好的韧性和机械强度，所述碳纳米管结构可方便地制成各种形状和尺寸的超声发声器IO，该超声发声器10可方便地应用于各种可发超声的发声器10中。 请参阅图5，本发明第二实施例提供一种超声发声器20，该超声发声器20包括一信号输入装置22，一发声元件24，一第一电极242以及一第二电极244。该超声发声器20在一液体介质28中工作。 本发明第二实施例提供的超声发声器20与第一实施例的超声发声器10结构基本相同，其区别在于，发明第二实施例中的超声发声器20进一步包括一支撑结构26。所述发声元件14至少部分设置于所述支撑结构16表面。 该支撑结构26的材料不限，可以为一硬性材料，如金刚石、玻璃、木质材料或石英。另外，所述支撑结构26还可为一柔性材料，如塑料或树脂。优选地，该支撑结构26的材料应具有较好的绝热性能，从而防止该发声元件24产生的热量过度的被该支撑结构26吸收，无法达到加热周围液态介质进而发声的目的。 所述支撑结构26主要起支撑作用，其形状不限，任何具有确定形状的物体，均可作为本实施例中的支撑结构26。具体地，该支撑结构26可以为一平面结构或一曲面结构，并具有一表面。此时，该发声元件24直接设置并贴合于该支撑结构26的表面。由于该发声元件24整体通过支撑结构26支撑，因此该发声元件24可以承受强度较高的信号输入，从而具有较高的发声强度。另外，由于发声元件24设置在支撑结构26表面，故在将所述碳纳米管结构放入所述液态介质中时，所述支撑结构可确保碳纳米管结构不被破坏或改变。
所述支撑结构26也可为一立体结构，如一立方体、一圆锥体或一圆柱体。此时，所述发声元件24可环绕所述支撑结构26设置，形成一环形发声元件24。所述发声元件24也可部分设置在所述支撑结构26表面，从而在所述发声元件24表面至支撑结构26之间形成一拢音空间。所形成的拢音空间可为一封闭空间或一开放空间。所述支撑结构26可为一V型、U型结构或一具有狭窄开口的腔体。当所述支撑结构26为一具有狭窄开口的腔体时，该发声元件24可平铺固定设置于该腔体的开口上，从而形成一亥姆霍兹共振腔。当所述支撑结构26为一 V型结构时，所述发声元件24设置在所述V型结构的两端，即从V型结构的一端延伸至另一端，使所述发声元件24部分悬空设置，从而在所述发声元件24表面至支撑结构26之间形成一拢音空间。所述第一电极242和第二电极244间隔设置在所述发声元件24表面。所述第一电极342和第二电极344连接导线249后与所述信号输入装置22的两端电连接。所述V型支撑结构26可反射所述发声元件24位于所述支撑结构26 —侧的声波，增强所述超声发声器20的发声效果。
本发明实施例中，所述支撑结构26为一平面结构，所述发声元件24贴合设置在该支撑结构26表面。 请参阅图6，本发明第三实施例提供一种超声发声器30，该超声发声器30包括一信号输入装置32、一发声元件34、一第一电极342、一第二电极344、一第三电极346以及一第四电极348。该超声发声器30在一液体介质38中工作。 本发明第三实施例中的超声发声器30与第一实施例中的超声发声器10的结构基本相同，区别在于，本发明第三实施例中的超声发声器30包括四个电极，即第一电极342、第二电极344、第三电极346和第四电极348。所述第一电极342、第二电极344、第三电极346和第四电极348均为棒状金属电极，且平行间隔设置于至少两个平面内。所述发声元件34环绕所述第一电极342、第二电极344、第三电极346和第四电极348设置并与所述第一电极342、第二电极344、第三电极346和第四电极348分别电连接，形成一环形发声元件34。任意两个相邻的电极均分别与所述信号输入装置32的两端电连接，以使位于相邻电极之间的发声元件34接入输入信号。具体地，先将不相邻的两个电极用导线349连接后与所述信号输入装置32的一端电连接，剩下的两个电极用导线349连接后与所述信号输入装置32的另一端电连接。本发明实施例中，可先将所述第一 电极342和第三电极346用导线349连接后与所述信号输入装置32的一端电连接，再将所述第二电极344和第四电极348用导线349连接后与所述信号输入装置32的另一端电连接。上述连接方式可实现相邻电极之间的碳纳米管结构的并联。并联后的碳纳米管结构具有较小的电阻，可降低工作电压。且，上述连接方式可使所述发声元件34具有较大的辐射面积，且发声强度得到增强，可实现环绕发声效果。另外，当所述发声元件34的面积较大时，所述第三电极346和第四电极348也可进一步起到支撑所述发声元件34的作用。 可以理解，所述第一电极342、第二电极344、第三电极346和第四电极348也可与所述发声元件34设置在同一平面内。所述设置在同一平面内的各电极的连接方式与上述电极的连接方式相同或相似。 可以理解，本发明可设置多个电极，其数量不限，只需确保任意两个相邻的电极均分别与所述信号输入装置32的两端电连接即可。 所述超声发声器具有以下优点其一，由于所述超声发声器中的发声元件仅包括碳纳米管结构，故该超声发声器的结构较为简单，有利于降低该超声发声器的成本。其二，该超声发声器利用输入信号造成该碳纳米管结构温度变化，从而使其周围液态介质的密度发生变化，进而可发出超声波。其三，由于碳纳米管结构具有较小的单位面积热容和较大的比表面积，故该碳纳米管结构具有升温迅速、热滞后小、热交换速度快的特点，故该碳纳米管结构组成的超声发声器可以发出较宽频谱范围内的超声声波，且具有较好的发声效果。其四，由于碳纳米管具有较好的机械强度和韧性，故由碳纳米管组成的碳纳米管结构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结构组成的各种形状、尺寸的超声发声器，进而方便地应用于各种领域。其五，所述发声元件可在液态介质中发出超声波，该超声波具有广泛的应用领域，如超声探测领域等。 另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
一种超声发声器，其包括一发声元件；以及一信号输入装置；其特征在于，所述发声元件包括一碳纳米管结构，所述碳纳米管结构与一液态介质接触，所述信号输入装置输入信号到该碳纳米管结构，使该碳纳米管结构周围的液态介质密度发生变化，进而发出超声波。
2. 如权利要求1所述的超声发声器，其特征在于，所述发声元件的单位面积热容小于2X 10-4焦耳每平方厘米开尔文。
3. 如权利要求1所述的超声发声器，其特征在于，所述超声发声器的发声频率大于2万赫兹。
4. 如权利要求1所述的超声发声器，其特征在于，所述碳纳米管结构包括至少一碳纳米管膜、至少一碳纳米管线状结构或其组合。
5. 如权利要求4所述的超声发声器，其特征在于，所述碳纳米管膜包括均匀分布的碳纳米管，该碳纳米管膜中的碳纳米管为无序或有序排列。
6. 如权利要求4所述的超声发声器，其特征在于，所述碳纳米管结构包括至少两层重叠设置的碳纳米管膜。
7. 如权利要求6所述的超声发声器，其特征在于，所述碳纳米管膜包括多个碳纳米管首尾相连且沿同一方向择优取向排列，碳纳米管之间通过范德华力相互连接。
8. 如权利要求4所述的超声发声器，其特征在于，所述碳纳米管结构包括多个平行设置、交叉设置或相互编织的碳纳米管线状结构。
9. 如权利要求4所述的超声发声器，其特征在于，所述碳纳米管线状结构包括至少一个扭转的碳纳米管线、至少一个非扭转的碳纳米管线或其组合。
10. 如权利要求9所述的超声发声器，其特征在于，所述碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管线平行设置组成的一束状结构或由多个碳纳米管线相互扭转组成的一绞线结构。
11. 如权利要求4所述的超声发声器，其特征在于，所述碳纳米管结构包括至少一碳纳米管线状结构设置在所述至少一碳纳米管膜表面。
12. 如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述液态介质的电阻率大于0. 01欧姆*米。
13. 如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述液态介质为非电解质溶液、水及有机溶剂中的一种或多种。
14. 如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述碳纳米管结构至少一表面与一液态介质接触。
15. 如权利要求14所述的发声装置，其特征在于，所述碳纳米管结构浸于所述液体介质中。
16. 如权利要求1所述的超声发声器，其特征在于，所述超声发声器进一步包括至少两电极，该至少两电极间隔设置且与所述发声元件电连接。
17. 如权利要求16所述的超声发声器，其特征在于，所述至少两电极进一步通过导线与所述信号输入装置的两端电连接。
18. 如权利要求16所述的超声发声器，其特征在于，所述超声发声器进一步包括多个电极，该多个电极中任意两个相邻的电极分别与所述信号输入装置的两端电连接。
19. 如权利要求1所述的超声发声器，其特征在于，所述超声发声器进一步包括一支撑结构，所述发声元件至少部分设置在该支撑结构表面。
20. 如权利要求1所述的超声发声器，其特征在于，所述信号输入装置输入的信号包括交流电信号或音频电信号，且所述输入的信号的频率大于2万赫兹。
全文摘要
本发明涉及一种超声发声器，其包括一发声元件以及一信号输入装置。其中，所述发声元件包括一碳纳米管结构，所述碳纳米管结构与一液态介质接触，所述信号输入装置输入信号到该碳纳米管结构，使该碳纳米管结构周围的液态介质密度发生变化，进而发出超声波。
文档编号G10K9/20GK101751916SQ20081021819
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月12日 优先权日2008年12月12日
发明者姜开利, 杨远超, 肖林, 范守善, 陈卓 申请人:清华大学;鸿富锦精密工业(深圳)有限公司