本公开尤其涉及声学设备、相关的方法和装置。某些实施例具体涉及包括被配置为具有声音输出模式和声音输入模式中的一个或多个的基于氧化石墨烯的压电膜片的装置。某些方面/实施例可以涉及便携式电子设备，尤其是可以手持使用的所谓的手持便携式电子设备(尽管它们可被放在支架上使用)。这种手持便携式电子设备包括所谓的个人数字助理(pda)和平板pc。
根据一个或多个所公开的示例性方面/实施例的便携式电子设备/装置可以提供一个或多个音频/文本/视频通信功能(例如，远程通信、视频通信和/或文本传输、短消息服务(sms)/多媒体消息服务(mms)/电子邮件功能、交互式/非交互式观看功能(例如，网页浏览、导航、tv/节目观看功能)、音乐录制/播放功能(例如，mp3或其它格式和/或(fm/am)无线电广播录制/播放)、数据下载/发送功能、图像捕获功能(例如，使用(例如内置)数字相机)以及游戏功能。
背景技术：
目前正在研究开发新的、改进的声学设备。
在先发布的文档或本说明书中的任何背景技术的列出或讨论不应必然被视为承认所述文档或背景技术是现有技术的一部分或公知常识。
技术实现要素：
根据第一方面，提供一种装置，其包括位于相对的第一电极与第二电极之间的压电膜片，所述压电膜片包括位于相应的还原氧化石墨烯的电极接合层之间的氧化石墨烯层的堆叠，其中，所述装置被配置为具有声音输出模式和声音输入模式中的一个或多个，以使得：
在声音输出模式中，第一电极和第二电极被配置为向还原氧化石墨烯层施加电压以产生横穿氧化石墨烯堆叠的电场，所产生的电场引起压电膜片的振动以产生与所施加的电压对应的声音输出波；以及
在声音输入模式中，还原氧化石墨烯层被配置为聚集由响应于声音输入波的压电膜片的振动在氧化石墨烯层中感应的电荷，所收集的电荷在第一电极与第二电极之间产生与声音输入波对应的电压。
还原氧化石墨烯的电极接合层可以由在堆叠的相对两侧上已被还原的一个或多个外部的氧化石墨烯层形成。
氧化石墨烯堆叠可以包括最多10、20、30、40或50个氧化石墨烯层，并且电极接合层可以由在所述堆叠的相对两侧上最外面的1至5个层形成。
在某些实施例中，堆叠的每个层可以由氧化石墨烯形成。然而，在其它实施例中，氧化石墨烯堆叠可以包括一个或多个非氧化石墨烯的(中间)层。这些层可被配置为增加压电效应或提供进一步的特性(例如，改进的强度或弹性)。例如，由于其重量轻和压电性，附加材料层可以包括电晕充电的多孔和无孔聚四氟乙烯(ptfe)、聚丙烯(pp)和聚氨酯(pu)膜。这可有助于达到更高的频率并提供额外的机械支持，尤其对于具有更大表面积/直径的压电膜片。此外，氧化石墨烯堆叠可以包括两个或更多个子堆叠，每个子堆叠包括多个氧化石墨烯层(例如，最多10、20、30、40或50个层)。两个或更多个子堆叠可以或可以不通过一个或多个中间非氧化石墨烯层而彼此分隔。
压电膜片的总厚度可以小于或等于10nm、20nm或30nm。
氧化石墨烯层中的一个或多个可以具有夹持型或解链型结构形态。
夹持型形态的所述氧化石墨烯层可具有2:1或4:1的碳/氧比，而解链型形态的氧化石墨烯层可具有4:1或8:1的碳/氧比。
所述装置可被配置为使得在声音输出模式中，所产生的电场基本垂直于氧化石墨烯层。
所述装置可被配置为使得在声音输出模式中，所产生的电场基本垂直于氧化石墨烯层的基面。
声音输入波和声音输出波中的一个或多个可以具有最大20khz、100khz、1mhz、10mhz、100mhz、1ghz或10ghz的频率。
所述装置可以是以下中的一个或多个：电子设备、便携式电子设备、便携式电信设备、移动电话、个人数字助理、平板计算机、掌上型计算机、台式计算机、膝上型计算机、服务器、智能电话、智能手表、智能眼镜、可穿戴设备、扬声器、麦克风、超声波设备、传感器、测距仪、识别标签、识别标签阅读器、成像系统、声学显微镜、医疗设备、超声波发生器、发射机、接收机、以及用于以上的一个或多个的模块。
根据另一方面，提供一种使用装置的方法，所述装置包括位于相对的第一电极与第二电极之间的压电膜片，所述压电膜片包括位于相应的还原氧化石墨烯的电极接合层之间的氧化石墨烯层的堆叠，所述方法包括以下中的一个或多个：
对于声音输出模式，使用第一电极和第二电极向还原氧化石墨烯层施加电压以产生横穿氧化石墨烯堆叠的电场，所产生的电场引起压电膜片的振动以产生与所施加的电压对应的声音输出波以提供；以及
对于声音输入模式，使用还原氧化石墨烯层聚集由响应于声音输入波的压电膜片的振动在氧化石墨烯层中感应的电荷，所收集的电荷在第一电极与第二电极之间产生与声音输入波对应的电压以提供。
根据另一方面，提供一种制造装置的方法，所述方法包括：
在氧化石墨烯层的堆叠的相对两侧上形成还原氧化石墨烯的电极接合层，以产生压电膜片；
将压电膜片设置在相对的第一电极与第二电极之间；以及
配置所述装置以具有声音输出模式和声音输入模式中的一个或多个，以使得：
在声音输出模式中，第一电极和第二电极被配置为向还原氧化石墨烯层施加电压以产生横穿氧化石墨烯堆叠的电场，所产生的电场引起压电膜片的振动以产生与所施加的电压对应的声音输出波；以及
在声音输入模式中，还原氧化石墨烯层被配置为聚集由响应于声音输入波的压电膜片的振动在氧化石墨烯层中感应的电荷，所收集的电荷在第一电极与第二电极之间产生与声音输入波对应的电压。
形成还原氧化石墨烯的电极接合层可以包括：通过化学还原、热还原和电化学还原中的至少一个来在所述堆叠的相对两侧上还原一个或多个外部的氧化石墨烯层。
除非本领域的技术人员明确说明或理解，在本文中公开的任何方法的步骤不必以所公开的确切顺序执行。
在本说明书中，与诸如“顶部”、“底部”、“上面的”、“下面的”，“在···上”和“在···下”的相对方向和位置有关的描述符及其任何派生的形容词和副词在如附图中所示的装置的方向的意义上使用。然而，这样的描述符并不意图以任何方式限制所描述的或所要求保护的发明的预期用途。
用于实现在本文中公开的方法的一个或多个步骤的对应的计算机程序也落入本公开内，并被所描述的示例性实施例中的一个或多个所涵盖。
计算机程序中的一个或多个可以在计算机上运行时使计算机配置包括电路、控制器、或在本文中公开的器件的任何装置，或者执行在本文中公开的任何方法。计算机程序中的一个或多个可以是软件实现，计算机可被认为是任何适当的硬件，作为非限制性示例，包括数字信号处理器、微控制器以及在只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)或电可擦除可编程只读存储器(eeprom)中的实现。软件可以是汇编程序。
计算机程序中的一个或多个可以在计算机可读介质上提供，计算机可读介质可以是诸如磁盘或存储器设备的物理计算机可读介质，或者可以具体化为瞬态信号。这种瞬态信号可以是网络下载，包括因特网下载。
本公开包括单独的或者采用各种组合的一个或多个对应的方面、示例性实施例或特征，无论是否在所述组合中或单独地具体声明(包括所要求保护的)。用于执行所讨论的功能中的一个或多个的对应的装置也落入本公开内。
以上概述旨在仅是示例性而非限制性的。
附图说明
现在仅通过示例的方式参照附图给出描述，其中：
图1a示出传统的扬声器(横截面)；
图1b示出静电式扬声器(横截面)；
图1c示出压电式扬声器(横截面)；
图2示出传统的麦克风(横截面)；
图3a示出本发明的装置的一个示例(横截面)；
图3b示出图3a的装置(平面图)；
图4a示出具有夹持型结构形态的氧化石墨烯(示意图)；
图4b示出具有解链型结构形态的氧化石墨烯(示意图)；
图5示出本发明的装置的另一个示例(示意图)；
图6a示出使用本发明的装置的方法(流程图)；
图6b示出使用本发明的装置的另一个方法(流程图)；
图6c示出制造本发明的装置的方法(流程图)；
图7示出包括被配置为执行、控制或使能在本文中描述的方法的计算机程序的计算机可读介质(示意图)。
具体实施方式
扬声器是将电信号转换为声音的电声换能器。扬声器根据电信号的变化而振动，从而导致其周围的空气颗粒移动。当扬声器来回移动时，气压会相应地升高和降低。以此方式，扬声器通过空气发送压力波动波作为行进干扰。当波动到达我们的耳朵时，会导致鼓膜来回振动，我们的大脑将该运动解释为声音。
由于声波频率和气压水平的变化，我们会听到来自不同振动对象的不同声音。更高的频率仅意味着气压波动更快。我们将其记录为更高的音调。空气压力水平是声波的振幅，其决定了声音有多大。振幅更大的声波使我们的鼓膜移动得更多，我们将这种感觉记录为更高的音量。
扬声器是现代音频系统中变化最大的元件，在比较音响系统时其通常是造成大多数失真和听觉差异的原因。
图1a示出了传统的扬声器。该扬声器包括膜片101、支架102、悬架103、磁体104、音圈105、音频信号输入端106、防尘罩107和外壳108。扬声器通过快速振动膜片101产生声波。膜片101是柔性的(通常由纸、塑料或金属制成)并且在其宽端附着到悬架103。悬架103是柔性材料的边缘，其允许膜片101移动并附着在扬声器的支架102上。膜片101的窄端连接到音圈105，音圈105本身通过被称为定位圈(spider)(未示出)的柔性材料环附着到支架102上。定位圈保持音圈105的位置，但允许其来回自由移动。防尘罩107只是防止灰尘颗粒到达扬声器的组件。
音圈105位于磁体104的恒定磁场中。当电流流过音圈105时，力作用在音圈上，根据弗莱明(fleming)左手定则，其方向取决于电流方向。以此方式，音圈105中的交变电流可被用于重复地反转音圈105与磁体104之间的力。这像活塞一样快速地来回推动音圈105。
当线圈105移动时，它会推拉膜片101(如箭头109所示)。这导致扬声器前面(和后面)的空气振动，从而产生声波。电音频信号也可以被解释为波。表示所记录的声波的该波的频率和振幅决定了音圈105移动的速率和距离。这又确定了由膜片101产生的声波的频率和振幅。
不同尺寸的扬声器更好地适用于不同的频率范围。为此，扬声器单元通常在多个扬声器之间分配宽频率范围。最大的扬声器被称为“低音扬声器”，其被设计为产生低频声音。“高音扬声器”是小得多的单元，其被设计为产生最高频率。中频扬声器产生声谱中间范围的频率。为了忠实再现所记录的声音，需要将音频信号分解成由每个类型的扬声器处理的不同的频率范围。这由扬声器分频电路执行。
如图1a所示，传统的扬声器通常被放置在外壳108中。扬声器外壳108是专用机柜，其中安装有扬声器(驱动器)及相关的电子硬件(诸如分频电路和放大器)。外壳108的设计可变，其中从简单的木箱到集成专用材料、内部挡板、端口和隔音的复杂机柜。
外壳108的主要作用是防止由膜片101的后向表面产生的声波与由膜片101的前向表面产生的声波相互作用。由于向前和向后产生的声音彼此异相，因此，这两者之间的任何相互作用都会导致消除低频的声音输出，从而产生低于截止频率(此时膜片的前后之间的路径长度约为四分之一波长)的每八度约6db的衰减。外壳108还具有以下作用：管理由扬声器支架102引起的振动，移动外壳108内的气团以及由音圈105和放大器产生的热量。
图1b示出了另一个类型的扬声器，其被称为静电式扬声器。静电式扬声器通过大且薄的导电膜片101使空气振动。膜片101悬挂在两个固定导电板110、111之间，这两个导电板通过相反的极性进行静态充电。导电板110、111之间产生电场。音频信号112使电流以交替的方向流过膜片101，从而快速切换膜片101的极性。当膜片101带正电荷时，其会被拉向负极板110(如箭头109所示)。当膜片101带负电荷时，其会被拉向正极板111。以此方式，膜片101快速地使与其相邻的空气振动。代替向膜片101应用音频信号112，一些静电式扬声器将声频信号112应用到固定的导电板110、111上并且保持膜片101的极性不变。
由于膜片101的质量很小，因此其对音频信号112的变化的响应非常迅速、精确。这使得声音再现清晰、准确。然而，膜片101不会移动很大距离。因此，在产生低频声音方面效果相对较差，但是可通过增加膜片的面积来弥补这一点。为此，静电式扬声器通常与低音扬声器配对来增加低频范围。
图1c示出了另一个类型的扬声器，其被称为压电式扬声器。顾名思义，压电式扬声器使用(反向)压电效应来产生声音。在该图所示的示例中，扬声器包括附着到机械膜片101(通常由金属制成)上的压电材料层113。当向压电材料113施加电压时，所产生的电场在材料113中产生应变，从而导致附着的膜片101弯曲114a。然后如果反置电压，则膜片101沿相反的方向弯曲114b。以此方式，交变电压115可被用于引起膜片101振动以产生可听声波。
压电式扬声器在结构上比传统的扬声器和静电式扬声器更简单，因此相对便宜并且易于制造。由于组件数量更少，它们也不易发生机械故障。尽管如此，现有的压电式扬声器往往具有更差的频率响应(至少与传统的扬声器相比)，因此通常限于不太重要的高频应用，诸如高音扬声器、手表和蜂鸣器。
图2示意性地示出了传统的麦克风。麦克风在结构上与扬声器类似，但它们逆向操作。如图2所示，传统的麦克风包括膜片201、线圈205和位于透声外壳216内的永磁体204。线圈205缠绕在永磁体204上并附着到膜片201上。传入的声波由空气的振动承载通过外壳216到达膜片201，从而导致膜片201振动。由于线圈205附着到膜片201上，因此它来回穿过永磁体204的磁场，通过法拉第(faraday)定律在线圈205中产生电流217。电流217然后从麦克风外壳216流到放大器或记录设备(未示出)。传入的声波因此被转换成对应的电信号217。与扬声器类似，目前存在许多不同类型的麦克风(包括静电式和压电式麦克风)。
随着便携式电子设备变得越来越小和/或越来越薄，功能组件的尺寸也被迫减小。此外，目前需要更大的显示器，使得能够在给定时间查看更大量的信息。更小/更薄的设备与更大的显示器的组合给设备制造商带来减小扬声器和麦克风的尺寸的压力。但是，几乎不太可能在不牺牲音频性能的情况下进一步缩减现有扬声器和麦克风的尺寸。目前，性能对于演讲是足够的，但对于音乐输出的期望持续增加。对于目前的移动电话，由于设备的正面缺少空间，所以声音通常通过外壳的背面或侧面进行路由，从而进一步影响音频输出。
现在将描述可解决此问题的装置及相关的方法。
图3示出了本发明的装置318的一个示例。装置318包括位于相对的第一电极319与第二电极320之间的压电膜片301，并被配置为在声音输出模式(例如，作为扬声器)和声音输入模式(例如，作为麦克风)中的一个或多个下工作。压电膜片301包括位于相应的还原氧化石墨烯(有时被称为石墨烯)的电极接合层322之间的氧化石墨烯层321的堆叠。第一电极319和第二电极320可以由金属(例如，金、银或铜)、合金(例如，银镍或银铜镍)或导电陶瓷(例如，氧化铟锡、氧化银锡或氧化银镉)构成。
在声音输出模式中，第一电极319和第二电极320被配置为向还原氧化石墨烯层322施加电压以产生横穿氧化石墨烯氧化物堆叠321的电场。所产生的电场引起压电膜片301的振动以产生与所施加的电压对应的声音输出波。另一方面，在声音输入模式中，还原氧化石墨烯层322被配置为聚集由响应于声音输入波的压电膜片301的振动在氧化石墨烯层321中感应的电荷，所收集的电荷在第一电极319与第二电极320之间产生与声音输入波对应的电压。在一些示例中，本发明的装置318可以在声音输出模式与声音输入模式之间重新配置(例如，当用户选择与装置相关联的适当的电路元件和/或软件时)。
本发明的装置318利用氧化石墨烯321的压电性质。氧化石墨烯321是比在当前的压电式扬声器中使用的陶瓷材料更强且更轻的二维材料。这提供了更紧凑的结构，适用于更小/更薄的电子设备中。氧化石墨烯321的强度和重量还使得能够在比现有的扬声器和麦克风更宽的频率范围进行换能。
此外，在声音输出模式中，还原氧化石墨烯的电极接合层322使得能够产生横穿氧化石墨烯堆叠321的基本均匀的电场，而在声音输入模式中，使得能够从氧化石墨烯堆叠321的上表面和下表面上的不同的点聚集电荷。这些方面提供了更高效的音频输出/输入。
还原氧化石墨烯的电极接合层322可以有利地由在堆叠的相对两侧上已被还原的一个或多个外部的氧化石墨烯层321形成。例如，氧化石墨烯堆叠321可以包括最多10、20、30、40或50个氧化石墨烯层(具有或没有一个或多个非氧化石墨烯层)，并且电极接合层322可以由在堆叠322的相对两侧上最外面的1至5个层形成。这允许压电膜片301被形成为有利于装置318的制造的单片堆叠。此外，所得到的压电膜片301的总厚度通常不超过30nm(可能小于或等于10nm或20nm，取决于堆叠321中的层数)。
可以使用化学还原、热还原和电化学还原中的一个或多个来实现氧化石墨烯321的还原。适用的技术包括：用水合肼处理氧化石墨烯321并将溶液保持在100℃24小时；将氧化石墨烯321暴露在氢等离子体中几秒钟；将氧化石墨烯321暴露在来自氙气闪光灯的脉冲光中；在蒸馏水中(以各种温度和时间)加热氧化石墨烯321；将氧化石墨烯321与诸如尿素的膨胀还原剂混合并加热该溶液以释放还原气体；在熔炉中将氧化石墨烯321直接加热到温度1000℃以上；以及线性扫描伏安法。
已发现线性扫描伏安法尤其能够产生高质量的还原氧化石墨烯322，其结构与原始的石墨烯几乎完全相同。此工艺包括在磷酸钠缓冲溶液中在各种电压下使电流通过氧化石墨烯层321的平面。所得到的电化学还原的氧化石墨烯322已显示出极高的碳/氧比，以及高于银的电子电导率读数。
压电效应只存在于没有反转对称性的结晶材料中。最近的研究已表明，在原始石墨烯的六角晶格中掺杂氧原子可形成两种高度有序的氧化石墨烯的结构形态：所谓的“夹持型”和“解链型”形态。对于这两种形态，存在若干不同的在碳/氧比方面的化学计量(stoichiometries)，其中每一个都破坏原始石墨烯的反转对称性以引起压电性。
图4a和4b分别示出了具有4:1的碳/氧比的夹持型和解链型形态的晶胞(z.chang等发表于appl.phys.lett.，105，023103(2014年))。碳原子和氧原子分别由较大和较小的球体表示，而晶胞由虚线示出，其中面内晶格参数示出为“a”和“b”。这两种结构之间的主要区别在于：在夹持型形态中的位于氧原子下方的c-c键在解链型形态中断裂。
已经发现，当垂直于氧化石墨烯的基面(即垂直于主对称轴的平面)施加电场时，发生最大的面内应变和应变压电系数d31(即应变对电场)。与解链型氧化石墨烯相比，夹持型氧化石墨烯已显示出更大的应变和d31系数。此外，已经发现应变和d31系数对于夹持型形态随着氧含量增加而增加，但是对于解链型形态随着氧含量增加而减小。例如，已经观察到夹持型c2o的压电效应大于夹持型c4o，而解链型c8o的压电效应大于解链型c4o。此外，已经发现碳/氧比>“4”的夹持型氧化石墨烯和碳/氧比<“4”的解链型氧化石墨烯具有化学不稳定性。
对于夹持型c2o而获得的面内应变和d31系数的最高值(分别为0.12％和0.24pm/v)与工程压电石墨烯以及一些三维压电材料相当。尽管某些陶瓷材料(诸如锆钛酸铅(pzt))表现出更大的压电响应，但它们不能用于小于10nm的厚度，否则由累积电荷产生的去极化场会完全抑制压电效应。氧化石墨烯不会发生此情况。因此，本发明的装置比这些陶瓷更适用于更小/更薄的设备。
鉴于以上所述，本发明的装置可以包括具有2:1或4:1的碳/氧比的夹持型形态的氧化石墨烯或具有4:1或8:1的碳/氧比的解链型形态的氧化石墨烯。此外，所述装置可被配置为使得在声音输出模式中，所产生的电场基本垂直于氧化石墨烯层(以及在一些情况下，基本垂直于氧化石墨烯层的基面)。
如上所述，目前的音频设备通常限于相对狭窄的频率范围。因此，通常需要几个不同尺寸的扬声器来覆盖可听的20hz-20khz声频带。此外，许多扬声器和麦克风不能处理超声波频率。本发明的装置可以提供解决方案。基于石墨烯的膜片的小质量和低弹性常数与高空气阻尼相结合，提供具有更大功率效率的高保真宽带频率响应。根据氧化石墨烯堆叠的特定尺寸，本发明的装置可能够处理具有最大20khz、100khz、1mhz、10mhz、100mhz、1ghz或10ghz的频率的声音输入波(例如，作为麦克风)和声音输出波(例如，作为扬声器)。然而，此宽频率范围意味着本发明的装置不限于扬声器和麦克风应用。例如，所述装置可以构成超声波设备的一部分，诸如传感器(例如，运动传感器或流量计)、测距仪(例如，声纳)、识别标签/阅读器(例如，超声波识别(usid))、成像系统(例如，工业无损检测或质量控制)、声学显微镜、医疗设备(例如，用于超声波检查或物理治疗)、超声波发生器(例如，超声波清洗器或分解器)或发射机/接收机(例如，用于水下通信)。
图5示出了本发明的装置518的另一个示例。装置518可以是以下中的一个或多个：电子设备、便携式电子设备、便携式电信设备、移动电话、个人数字助理、平板计算机、掌上计算机、台式计算机、膝上型计算机、服务器、智能电话、智能手表、智能眼镜、可穿戴设备、(压电式)扬声器、(压电式)麦克风、上述超声波设备、以及用于以上的一个或多个的模块。在所示的示例中，装置518包括先前描述的各种组件(由参考标号523统一表示)、电源524、放大器525、处理器526和存储介质527，所有这些组件通过数据总线528彼此电连接。
处理器526被配置为通过向其它组件提供信令并接收来自其它组件的信令以管理这些组件的操作来实现装置518的一般操作。存储介质527被配置为存储被配置为执行、控制或使能装置518的操作的计算机代码。存储介质527还可被配置为存储用于其它组件的设置。处理器526可以访问存储介质527以检索组件设置，以管理其它组件的操作。
在声音输出模式中，电源524(在处理器526的控制下)被配置为经由第一电极和第二电极向还原氧化石墨烯层施加电压以产生横穿氧化石墨烯堆叠的电场。被施加到还原氧化石墨烯层上的电压由电音频信号驱动，其在换能之前可能已经被放大器525放大。电音频信号可被存储在存储介质527中(例如，作为音乐文件)，或者其可以从远程设备(例如，作为电话呼叫的一部分的传入语音信号)或麦克风(例如，在公共广播系统中)接收。装置518可以进一步包括用于与远程设备通信的天线和/或用于直接音频输入的麦克风(未示出)。在某些情况下，用于声音输出的压电膜片和电极也可用于声音输入(从而避免需要单独的麦克风)。在这种情况下，所述装置还可以包括适当的电路元件和软件(未示出)以允许在声音输出模式与声音输入模式之间进行切换(例如，基于用户选择)。所产生的电场引起压电膜片的振动，以产生与所施加的电压/电音频信号对应的声音输出波。
在声音输入模式中，还原氧化石墨烯层被配置为聚集由响应于声音输入波的压电膜片的振动在氧化石墨烯层中感应的电荷。所收集的电荷在第一电极与第二电极之间产生与声音输入波对应的电压，其可被放大器525放大。电压形成电音频信号，其可被存储在存储介质527中(例如，语音记录)、向远程设备发送(例如，作为电话呼叫的一部分的传出语音信号)或传递到扬声器(例如，在公共广播系统中)。装置518可以进一步包括用于与远程设备通信的天线和/或用于直接音频输出的扬声器(未示出)。在某些情况下，用于声音输入的压电膜片和电极也可用于声音输出(从而避免需要单独的扬声器)。在这种情况下，所述装置还可以包括适当的电路元件和软件(未示出)以允许在声音输入模式与声音输出模式之间进行切换(例如，基于用户选择)。
处理器526可以是包括专用集成电路(asic)的微处理器。存储介质527可以是诸如易失性随机存取存储器的临时存储介质。另一方面，存储介质527可以是诸如硬盘驱动器、闪速存储器或非易失性随机存取存储器的永久性存储介质527。电源524可以包括以下中的一个或多个：一次电池、二次电池、电容器、超级电容器、和电池-电容器混合物。
图6a示意性地示出了在声音输出模式中使用本发明的装置的方法的主要步骤629至630。所述方法一般包括：使用第一电极和第二电极向还原氧化石墨烯层施加电压以产生横穿氧化氧化石墨烯堆叠的电场629；以及使用由所产生的电场引起的压电膜片的振动来产生与所施加的电压对应的声音输出波630。
图6b示意性地示出了在声音输入模式中使用本发明的装置的方法的主要步骤631至632。所述方法一般包括：使用还原氧化石墨烯层聚集由响应于声音输入波的压电膜片的振动在氧化石墨烯层中感应的电荷631；以及使用所收集的电荷在第一电极与第二电极之间产生与声音输入波对应的电压632。
图6c示意性地示出了制造本发明的装置的方法的主要步骤633至635。所述方法一般包括：在氧化石墨烯层的堆叠的相对两侧上形成还原氧化石墨烯的电极接合层，以产生压电膜片633；将压电膜片设置在相对的第一电极与第二电极之间634；以及配置所述装置以具有声音输出模式和声音输入模式635中的一个或多个。
图7示意性地示出了根据一个实施例的提供计算机程序的计算机/处理器可读介质736。计算机程序可以包括被配置为执行、控制或使能图6a至6c的方法步骤629至635中的一个或多个的计算机代码。在该示例中，计算机/处理器可读介质736是诸如数字多功能光盘(dvd)或紧凑型光盘(cd)的光盘。在其它实施例中，计算机/处理器可读介质736可以是已经以执行发明功能的方式编程的任何介质。计算机/处理器可读介质736可以是诸如记忆棒或存储卡(sd、迷你sd、微型sd或纳米sd)的可移除存储设备。
附图中所示的其它实施例已被提供与先前描述的实施例的类似特征对应的参考标号。例如，特征编号1也可以对应于编号101、201、301等。这些编号的特征可以在附图中出现，但是可能在这些具体实施例的描述中没有被直接引用。在附图中仍然已提供这些编号以帮助理解进一步的实施例，尤其是关于先前描述的类似实施例的特征。
本领域的技术人员将理解，任何所提及的装置/设备和/或特别提及的装置/设备的其它特征可由被布置成使得它们被配置为仅在被启用(例如，被开启等)时执行所需操作的装置来提供。在这种情况下，它们不必在未启用(例如，关断状态)的情况下将适当的软件加载到活动的存储器中，而仅在启用(例如，开启状态)的情况下加载适当的软件。所述装置可以包括硬件电路和/或固件。所述装置可以包括加载到存储器中的软件。这种软件/计算机程序可被记载在相同的存储器/处理器/功能单元上和/或一个或多个存储器/处理器/功能单元上。
在一些实施例中，特别提及的装置/设备可以用适当的软件进行预编程以执行所需操作，其中，可以启用适当的软件以供用户下载“密钥”(例如以解锁/启用软件及其相关的功能)使用。与这种实施例相关的优点可以包括当设备需要附加的功能时减少下载数据的需求，这在以下示例中可以是有用的，其中，设备被认为具有足够的容量来存储用于用户可能不会启用的功能的这种预编程软件。
将理解，任何所提及的装置/电路/元件/处理器可以具有除了所提到的功能之外的其它功能，并且将理解，这些功能可以由相同的装置/电路/元件/处理器来执行。一个或多个所公开的方面可以涵盖相关计算机程序的电子分发以及记载在适当的载体(例如存储器、信号)上的计算机程序(其可以是信源/传输编码的)。
将理解，在本文中描述的任何“计算机”可以包括一个或多个单独的处理器/处理元件的集合，这些处理器/处理元件可以或可以不位于同一电路板或电路板的同一区域/位置或者甚至同一设备上。在一些实施例中，任何所提及的处理器中的一个或多个可以分布在多个设备上。相同或不同的处理器/处理元件可以执行在本文中描述的一个或多个功能。
将理解，术语“信令”可以指作为一系列发送和/或接收信号传输的一个或多个信号。所述一系列信号可以包括一个、两个、三个、四个或者甚至更多单独的信号分量或不同的信号以构成所述信令。这些单独的信号中的一些或全部可以同时、按顺序和/或使得它们在时间上彼此重叠来发送/接收。
关于任何所提及的计算机和/或处理器以及存储器(例如，包括rom、cd-rom等)的任何讨论，可以包括计算机处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)和/或已经以执行发明功能的方式编程的其它硬件组件。
申请人在此单独地公开了在本文中描述的每个单独的特征以及两个或更多这种特征的任何组合，就此而言，这种特征或组合能够基于本发明的整体说明，根据本领域的技术人员的公知常识来执行，无论这种特征或特征的组合是否解决在本文中公开的任何问题，并且并不限制权利要求的范围。申请人指出所公开的方面/实施例可以包括任何这种单独的特征或特征的组合。鉴于以上描述，对本领域的技术人员显而易见地，可以在本公开的范围内进行各种修改。
虽然已经示出、描述并指出了应用于本发明的不同实施例的基本新颖的特征，但是将理解，所描述的设备和方法的形式和细节的各种省略、替换和改变可由本领域的技术人员在不背离本发明的精神的情况下做出。例如，明确表明了采用基本相同的方式执行基本相同的功能以实现相同的结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合都落入本发明的范围内。此外，应当认识到，作为设计选择的一般情况，结合任何公开的形式或实施例示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤可以并入任何其它所公开或描述或建议的形式或实施例中。此外，在权利要求中，装置加功能项旨在涵盖在本文中描述的如执行所述功能的结构，不仅包括结构等同物，而且还包括等同结构。因此，尽管钉子和螺钉可能不是结构等同物，因为钉子采用圆柱形表面以将木质部件固定在一起，而螺钉采用螺旋状表面，但在紧固木质部件的环境中，钉子和螺钉可以是等同结构。