[發(fā)明專利]一種納米級(jí)聲波發(fā)生器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810753802.8
• 申請(qǐng)日: 2018-07-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108821264B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高超;彭蠡;劉一晗;郭燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州高烯科技有限公司;浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B32/184
• 分類號(hào): C01B32/184;C01B32/194;B06B1/02
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 黃歡娣;邱啟旺

本發(fā)明公開(kāi)了一種納米級(jí)聲波發(fā)生器，包括熱導(dǎo)率低于200W/mK的基底、平鋪于基底上的聲波發(fā)生薄膜，以及兩個(gè)音頻電流輸入用銀膠電極和電信號(hào)輸入單元，兩個(gè)銀膠電極分別設(shè)置在聲波發(fā)生薄膜的兩端，聲波發(fā)生薄膜、兩個(gè)銀膠電極和電信號(hào)輸入單元串聯(lián)形成回路；所述聲波發(fā)生薄膜為石墨烯膜，厚度為不大于60nm，密度2.0～2.2g/cm³之間，石墨烯層間交聯(lián)，交聯(lián)度在1?5％，該石墨烯膜具有優(yōu)異的電熱性能和熱導(dǎo)率，可以有效引起薄膜處空氣的熱震動(dòng)。該發(fā)聲器件音質(zhì)好，聲音清晰度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高性能納米材料及其制備方法，尤其涉及一種納米級(jí)聲波發(fā)生器。

背景技術(shù)

2010年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的兩位教授Andre GeiM和Konstantin Novoselov因?yàn)槭状纬晒Ψ蛛x出穩(wěn)定的石墨烯獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，掀起了全世界對(duì)石墨烯研究的熱潮。石墨烯有優(yōu)異的電學(xué)性能(室溫下電子遷移率可達(dá)2×105cM2/Vs)，突出的性能(5000W/(MK)，超常的比表面積(2630M2/g)，其楊氏模量(1100GPa)和斷裂強(qiáng)度(125GPa)。石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能完全超過(guò)金屬，同時(shí)石墨烯具有耐高溫耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，而其良好的機(jī)械性能和較低的密度更讓其具備了在電熱材料領(lǐng)域取代金屬的潛力。宏觀組裝氧化石墨烯或者石墨烯納米片的石墨烯膜是納米級(jí)石墨烯的主要應(yīng)用形式，常用的制備方法是抽濾法、刮膜法、旋涂法、噴涂法和浸涂法等。通過(guò)進(jìn)一步的高溫處理，能夠修補(bǔ)石墨烯的缺陷，能夠有效的提高石墨烯膜的導(dǎo)電性和熱導(dǎo)性，可以廣泛應(yīng)用于發(fā)聲、聲波探測(cè)、智能手機(jī)、智能隨身硬件、平板電腦、筆記本電腦等隨身電子設(shè)備中去。

但是，因?yàn)檫吘壢毕莸拇嬖冢由鲜娱g作用力弱，高溫?zé)Y(jié)過(guò)的石墨烯膜一般強(qiáng)度都不太高，小于100MPa，不利于其實(shí)際應(yīng)用。另外，石墨烯層間交聯(lián)結(jié)構(gòu)和金剛石結(jié)構(gòu)類似，對(duì)導(dǎo)熱沒(méi)有損傷，不會(huì)嚴(yán)重影響石墨烯膜的導(dǎo)熱性能。

目前為止，石墨烯膜已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于發(fā)聲器件，比如激光制備的PI基石墨烯膜、化學(xué)還原的石墨烯膜。但是以上兩者薄膜有著不可避免的缺陷，其一，結(jié)構(gòu)缺陷大，升溫速度慢；其二，厚度很高，降溫速度慢，為此發(fā)聲的清晰度較差；其三，薄膜耐溫性較差，音響調(diào)節(jié)度差。針對(duì)以上問(wèn)題，本專利設(shè)計(jì)了納米厚交聯(lián)石墨烯膜。此薄膜應(yīng)用于聲波探測(cè)，有以下優(yōu)勢(shì)：其一，薄膜結(jié)構(gòu)完美，結(jié)構(gòu)以及堆積缺陷少，電導(dǎo)率高，升溫速度快；其二，薄膜厚度處于60nm以下，熱導(dǎo)率高，散熱快；以上石墨烯膜升降溫速率快，決定此薄膜具有極好的音質(zhì)，聲音清晰度高。其三，石墨烯膜缺陷少、內(nèi)部交聯(lián)，熱穩(wěn)定性好，可以耐受空氣中520度的高溫，音響度可調(diào)節(jié)性好；其四，石墨烯膜熱導(dǎo)率高，發(fā)聲電壓較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種納米級(jí)聲波發(fā)生器。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種納米級(jí)聲波發(fā)生器，其特征在于，包括熱導(dǎo)率低于200W/mK的基底、平鋪于基底上的聲波發(fā)生薄膜，以及電信號(hào)輸入單元和兩個(gè)音頻電流輸入用銀膠電極，兩個(gè)銀膠電極分別設(shè)置在聲波發(fā)生薄膜的兩端，聲波發(fā)生薄膜、兩個(gè)銀膠電極和電信號(hào)輸入單元串聯(lián)形成回路；所述聲波發(fā)生薄膜為石墨烯膜，厚度為不大于60nm，密度2.0～2.2g/cm3之間，石墨烯層間交聯(lián)，交聯(lián)度在1-5％，石墨烯膜通過(guò)以下方法制備得到：

(1)將氧化石墨烯配制成濃度為0.5-10ug/mL氧化石墨烯水溶液，抽濾成膜；

(2)將貼附于抽濾基底上的氧化石墨烯膜置于密閉容器中，80-100度HI高溫從底部往上熏蒸0.1-1h；

(3)將融化的固體轉(zhuǎn)移劑均勻涂敷在還原氧化石墨烯膜表面，并于室溫下緩慢冷卻，直至薄膜和基底分離；

(4)對(duì)步驟3處理后的還原氧化石墨烯膜進(jìn)行加熱處理，使得固體轉(zhuǎn)移劑升華或者揮發(fā)；

(5)用磁控濺射的方式在化學(xué)還原的石墨烯膜表面噴涂一層金屬鈦，鉬或者鈷等金屬，濺射的金屬納米粒子的摩爾量不大于石墨烯膜中碳原子摩爾量的30％；