[发明专利]热致发声装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发声装置，尤其涉及一种热致发声装置。

背景技术

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 信号给发声元件，发声元件将电信号转换成声音信号，进而发出声音。具体 地，发声元件可将一定范围内的音频电功率信号通过换能方式转变为失真小 并具有足够声压级的可听声音。现有的发声元件的种类很多，根据其工作原 理，分为：电动式扬声器、静电式扬声器及压电式扬声器。虽然它们的工作 方式不同，但一般均为通过产生机械振动推动周围的空气，使空气介质产生 波动从而实现“电-力-声”之转换。然而，现有的扬声器必须在有磁的条件下 工作，且其结构均较为复杂，难于轻薄化且小型化。为解决现有的发声元件 结构复杂、体积较大的问题，人们不断研发新型的发声元件。

早在二十世纪初，即有人提出了一种基于热致发声原理的热致发声元件 的构想，请参见文献“The thermophone as a precision source of sound”，H.D. Arnold，I.B.Crandall，Phys.Rev.10，22-38(1917)，其利用一极薄的铂片作为 热致发声元件，将一交流音频电信号输入该热致发声元件中。由于该铂片具 有较小的单位面积热容，该铂片可将其内部产生的热量迅速传导给周围介 质。因此，在音频电信号的作用下，该铂片可迅速升降温，并和周围介质迅 速发生热交换，周围介质的密度亦随之发生变化，进而通过介质分子运动发 出声波，即该热致发声元件的发声原理为“电-热-声”的转换。然而，受材 料本身的限制，铂片的厚度最小只能达到0.7微米，而0.7微米厚的铂片的 单位面积热容为2×10^-4焦耳每平方厘米开尔文。因此，所述热致发声元件的 发声频率最高仅可为4千赫兹，所述热致发声元件的发声频率范围较窄，发 声强度低，几乎无法发出人耳能够直接听到的声音。

自九十年代初以来，以碳纳米管为代表的纳米材料以其独特的结构和性 质引起了人们极大的关注，请参见文献“Helical microtubules of graphitic carbon”，Sumio Iijima，Nature，vol 354，p56(1991)。2008年10月29日，范守善 等人公开了一种结构简单、体积小且可在无磁场条件下工作的热致发声元件， 请参见文献“Flexible，Stretchable，Transparent Carbon Nanotube Thin Film Loudspeakers”，Fan et al.，Nano Letters，Vol.8(12)，4539-4545(2008)。该热致 发声元件为一碳纳米管膜，由于该碳纳米管膜具有极大的比表面积及极小的 单位面积热容，该热致发声元件可发出人耳能够听到的强度的声音，且具有 较宽的发声频率范围，有望代替现有的电动式热致发声元件实际应用。

然而，该热致发声元件揭示为由碳纳米管膜构成，该碳纳米管膜中的碳 纳米管首尾相连，从而使该碳纳米管膜的电阻相对较大，因此该热致发声元 件需要在较大的驱动电压较下才能发出人耳可听到的强度的声音。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种驱动电压较小的热致发声装置。

一种热致发声装置，其包括：一热致发声元件；以及一信号输入装置， 该信号输入装置用于将音频电信号输入至该热致发声元件中，其中：该热致 发声元件包括一支撑结构及形成于该支撑结构表面的至少一层导电材料，该 支撑结构包括多个纳米级材料。

一种热致发声装置，其包括：一热致发声元件；以及两个电极间隔设置 并与该热致发声元件电连接，其中：该热致发声元件包括一支撑结构及覆盖 于该支撑结构表面的至少一层导电材料，该支撑结构包括多个纳米级材料。

一种热致发声装置，其包括：一热致发声元件；以及一信号输入装置， 该信号输入装置用于将音频电信号传输至该热致发声元件中，其中：该热致 发声元件包括一碳纳米管结构及至少一层导电材料，该碳纳米管结构包括多 个碳纳米管，该至少一层导电材料包覆于每一碳纳米管的表面。

一种热致发声装置，其包括：一热致发声元件；以及至少两个电极间隔 设置并与该热致发声元件电连接，其中：该热致发声元件包括一碳纳米管结 构及至少一层导电材料，该碳纳米管结构包括多个碳纳米管，该至少一层导 电材料覆盖于碳纳米管的表面。