专利名称：热致发声装置及电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热致发声装置，尤其涉及一种基于石墨烯的热致发声装置及应用该热致发声装置的电子装置。
背景技术：
热致发声装置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该发声元件，进而发出声音。热致发声装置为发声装置中的一种，其为基于热声效应的一种热致发声装置，请参见文献 “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)。其揭示一种热致发声装置，该热致发声装置通过向一导体中通入交流电来实现发声。该导体具有较小的热容(Heat capacity)，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，导体迅速升降温，而和周围气体介质迅速发生热交换，促使周围气体介质分子运动，气体介质密度随之发生变化，进而发出声波。另外，H.D. Arnold 和 I. B. Crandall 在文献“The thermophone as a precisionsource of sound”，Phys. Rev. 10, p22_38 (1917)中揭不了一种简单的热致发声装置，其采用一钼片作热致发声元件。受材料本身的限制，采用该钼片作热致发声元件的热致发声装置时，其所产生的发声频率最高仅可达4千赫兹，且发声效率较低。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种发声频率高且发声效果好的热致发声装置。一种热致发声装置，其包括一致热装置以及一热致发声元件，该致热装置用于向该热致发声元件提供能量使该热致发声元件产生热量。所述热致发声元件包括一石墨烯-碳纳米管复合膜结构，其包括一碳纳米管膜结构及一石墨烯膜，该碳纳米管膜结构由多个交叉排列的碳纳米管带组成，该碳纳米管膜结构中存在多个微孔，其中，该多个微孔被所述石墨烯膜覆盖。与现有技术相比较，本发明所提供的热致发声装置具有以下优点其一，由于所述热致发声装置中的热致发声元件无需磁铁等其它复杂结构，故该热致发声装置的结构较为简单，有利于降低该热致发声装置的成本。其三，由于石墨烯膜的厚度较薄，热容较低，因此，其发声频率较高且具有较高的发声效率。
图I是本发明第一实施例提供的热致发声装置的俯视图。图2是沿图I中II-II线剖开的剖面图。图3为本发明第一实施例的热致发声装置中的热致发声元件包含的石墨烯-碳纳米管复合膜结构的结构示意图。图4为本发明第一实施例的热致发声装置中的热致发声元件包含的石墨烯-碳纳米管复合膜结构的石墨烯膜中的石墨烯的结构示意图。图5为本发明第一实施例的热致发声装置中的热致发声元件包含的石墨烯-碳纳米管复合膜结构的碳纳米管膜结构中的碳纳米管膜的扫描电镜照片。图6为本发明第一实施例的热致发声装置中的热致发声元件包含的石墨烯-碳纳米管复合膜结构中的由多层交叉的碳纳米管膜形成的碳纳米管膜结构的扫描电镜照片。图7为本发明第一实施例的热致发声装置中的热致发声元件包含的石墨烯-碳纳米管复合膜结构的扫描电镜照片。图8为本发明第一实施例的热致发声装置中的热致发声元件包含的石墨烯-碳纳米管复合膜结构中的由经过处理后的碳纳米管膜组成的碳纳米管膜结构的结构示意图。 图9为本发明第一实施例的热致发声装置中的热致发声元件包含的石墨烯-碳纳米管复合膜结构中的由经过激光处理后的碳纳米管膜组成的碳纳米管膜结构的扫描电镜照片。图10为本发明第一实施例的热致发声装置中的热致发声元件包含的石墨烯-碳纳米管复合膜结构中的由经过酒精处理后的碳纳米管膜组成的碳纳米管膜结构的扫描电镜照片。图11为本发明第一实施例的热致发声装置中的热致发声元件包含的石墨烯-碳纳米管复合膜结构的由多个碳纳米管线组成的碳纳米管膜结构的结构示意图。图12为本发明第一实施例的热致发声装置中的热致发声元件包含的石墨烯-碳纳米管复合膜结构中的碳纳米管膜结构中的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图13为本发明第一实施例的热致发声装置中的热致发声元件包含的石墨烯-碳纳米管复合膜结构中的碳纳米管膜结构中的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。图14为本发明第一实施例的热致发声装置中的热致发声元件包含的石墨烯-碳纳米管复合膜结构中的碳纳米管膜结构中的碳纳米管膜的制备方法的示意图。图15是本发明第二实施例提供的热致发声装置的俯视图。图16是沿图15中XVI-XVI线剖开的剖面图。图17是本发明第三实施例提供的热致发声装置的俯视图。图18是第三实施例中一种情况下沿图17中XVIII-XVIII线剖开的剖面图。图19为第三实施例中另一种情况下沿图17中XIX-XIX线剖开的剖面图。图20是本发明第四实施例提供的热致发声装置的俯视图。图21是沿图20中XXI-XXI线剖开的剖面图。图22是本发明第五实施例提供的采用表面涂有绝缘层的碳纳米管层作为基底的热致发声装置的侧视剖面图。图23是图22中的碳纳米管层所包括的碳纳米管絮化膜的扫描电镜照片。图24是图22中的碳纳米管层所包括的碳纳米管碾压膜的扫描电镜照片。图25是本发明第六实施例提供的热致发声装置的俯视图。图26是沿图25中XXVI-XXVI线剖开的剖面图。图27是本发明第七实施例提供的热致发声装置的俯视图。
图28是沿图27中XXVIII-XXVIII线剖开的剖面图。图29是本发明第八实施例提供的热致发声装置的侧视剖面图。图30是本发明第九实施例提供的热致发声装置的侧视剖面图。图31为本发明第十实施例提供的热致发声装置的侧视图。主要元件符号说明
权利要求
1.一种热致发声装置，其包括一致热装置以及一热致发声元件，该致热装置用于向该热致发声元件提供能量使该热致发声元件产生热量，其特征在于，所述热致发声元件包括一石墨烯-碳纳米管复合膜结构，该石墨烯-碳纳米管复合膜结构包括一碳纳米管膜结构及一石墨烯膜，该碳纳米管膜结构中存在多个微孔，其中，该多个微孔被所述石墨烯膜覆盖，所述碳纳米管膜结构的占空比范围为1:100(Tl: 10。
2.如权利要求I所述的热致发声装置，其特征在于，所述碳纳米管膜结构中微孔的尺寸为10微米 1000微米。
3.如权利要求I所述的热致发声装置，其特征在于，所述碳纳米管膜结构中微孔的尺寸为100微米飞00微米。
4.如权利要求I所述的热致发声装置，其特征在于，所述石墨烯膜为一整体结构，该石墨烯膜的尺寸大于I厘米。
5.如权利要求I所述的热致发声装置，其特征在于，所述热致发声装置进一步包括一基底，所述热致发声元件设置于该基底的表面，所述基底包括至少一个通孔或盲孔，所述热致发声元件相对于该至少一个通孔或盲孔悬空设置。
6.如权利要求I所述的热致发声装置，其特征在于，所述热致发声装置进一步包括一基底，所述热致发声元件设置于该基底的表面，所述基底包括至少一个盲槽或通槽设置于该表面，该热致发声装置相对于该盲槽或通槽悬空设置。
7.如权利要求I所述的热致发声装置，其特征在于，所述热致发声装置进一步包括一基底，所述热致发声元件设置于该基底的表面，所述基底为一网状结构，该基底包括多个网孔，所述热致发声元件相对于该多个网孔悬空设置。
8.如权利要求7所述的热致发声装置，其特征在于，所述基底包括多个第一线状结构及多个第二线状结构，该多个第一线状结构和多个第二线状结构相互交叉设置形成该网状结构。
9.如权利要求I所述的热致发声装置，其特征在于，所述致热装置包括至少一第一电极与至少一第二电极分别与该热致发声元件电连接。
10.如权利要求I所述的热致发声装置，其特征在于，所述致热装置包括多个第一电极和多个第二电极，第一电极和第二电极相互交替间隔设置并分别与该热致发声元件电连接。
11.如权利要求10所述的热致发声装置，其特征在于，所述热致发声元件进一步包括一基底，所述多个第一电极和多个第二电极设置于该基底的表面，所述热致发声元件设置于该多个第一电极和多个第二电极上，该多个第一电极和多个第二电极设置于热致发声兀件和基底之间，该热致发声元件通过该多个第一电极和多个第二电极悬空设置。
12.如权利要求11所述的热致发声装置，其特征在于，所述相邻的第一电极和第二电极之间进一步包括至少一个间隔元件，该至少一个间隔元件位于热致发声元件和基底之间。
13.一种热致发声装置，其包括一致热装置以及一热致发声元件，该致热装置用于向该热致发声元件提供能量使该热致发声元件产生热量，其特征在于，所述热致发声元件包括一石墨烯-碳纳米管复合膜结构，该石墨烯-碳纳米管复合膜结构包括一碳纳米管膜结构及一石墨烯膜，该碳纳米管膜结构由多个交叉排列的碳纳米管带组成，该碳纳米管膜结构中存在多个微孔，其中，该多个微孔至少部分被所述石墨烯膜覆盖。
14.如权利要求13所述的热致发声装置，其特征在于，所述所述交叉的碳纳米管带之间形成微孔，微孔的尺寸为10微米 1000微米。
15.如权利要求13所述的热致发声装置，其特征在于，所述石墨烯膜为一整体结构，该石墨烯膜的尺寸大于I厘米。
16.如权利要求13所述的热致发声装置，其特征在于，所述碳纳米管带的宽度为200纳米 10微米。
17.如权利要求13所述的热致发声装置，其特征在于，所述碳纳米管膜结构的每个微孔均被所述石墨烯膜覆盖。
18.如权利要求13所述的热致发声装置，其特征在于，所述碳纳米管带包括多个碳纳米管通过范德华力首尾相连并且沿所述碳纳米管带的长度方向择优取向延伸组成。
19.如权利要求13所述的热致发声装置，其特征在于，所述石墨烯膜正投影的面积大于I平方厘米。
20.一种热致发声装置，其包括一致热装置以及一热致发声元件，该致热装置用于向该热致发声元件提供能量使该热致发声元件产生热量，其特征在于，所述热致发声元件包括一石墨烯-碳纳米管复合膜结构，该石墨烯-碳纳米管复合膜结构包括一碳纳米管膜结构及一石墨烯膜，该碳纳米管膜结构为至少一个碳纳米管线组成的网状结构，该碳纳米管膜结构中存在多个微孔，其中，该多个微孔被所述石墨烯膜覆盖。
21.如权利要求20所述的热致发声装置，其特征在于，所述碳纳米管线的宽度为100纳米 10微米。
22.如权利要求20所述的热致发声装置，其特征在于，所述微孔的尺寸为100微米 500微米。
23.如权利要求20所述的热致发声装置，其特征在于，所述碳纳米管膜结构的占空比在 1:1000^1:10 范围。
24.如权利要求20所述的热致发声装置，其特征在于，所述碳纳米管线均是由通过范德华力首尾相连且基本沿碳纳米管线轴向择优取向延伸的碳纳米管组成。
全文摘要
一种热致发声装置，其包括一致热装置以及一热致发声元件，该致热装置用于向该热致发声元件提供能量使该热致发声元件产生热量。所述热致发声元件包括一石墨烯-碳纳米管复合膜结构，其包括一碳纳米管膜结构及一石墨烯膜，该碳纳米管膜结构由多个交叉排列的碳纳米管带组成，该碳纳米管膜结构中存在多个微孔，其中，该多个微孔被所述石墨烯膜覆盖。本发明进一步提供一种应用上述热致发声装置的电子装置。
文档编号H04R23/00GK102724621SQ20111007677
公开日2012年10月10日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者姜开利, 林晓阳, 肖林, 范守善 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司