CN102547534A - 薄膜永电体、薄膜永电体制作方法及其声音播放装置 - Google Patents
薄膜永电体、薄膜永电体制作方法及其声音播放装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102547534A CN102547534A CN2011100543019A CN201110054301A CN102547534A CN 102547534 A CN102547534 A CN 102547534A CN 2011100543019 A CN2011100543019 A CN 2011100543019A CN 201110054301 A CN201110054301 A CN 201110054301A CN 102547534 A CN102547534 A CN 102547534A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- graphene
- nano
- electret
- dielectric film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 112
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 15
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 22
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 19
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 19
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 13
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 9
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 7
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 6
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 6
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 6
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 5
- 230000009514 concussion Effects 0.000 claims description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 5
- WFLOTYSKFUPZQB-UHFFFAOYSA-N 1,2-difluoroethene Chemical group FC=CF WFLOTYSKFUPZQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- YIOJGTBNHQAVBO-UHFFFAOYSA-N dimethyl-bis(prop-2-enyl)azanium Chemical compound C=CC[N+](C)(C)CC=C YIOJGTBNHQAVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001596 poly (chlorostyrenes) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 claims description 4
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 claims description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 claims 44
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 claims 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 46
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 24
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 16
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 description 5
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 4
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 3
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 3
- MOTZDAYCYVMXPC-UHFFFAOYSA-N dodecyl hydrogen sulfate Chemical compound CCCCCCCCCCCCOS(O)(=O)=O MOTZDAYCYVMXPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical compound FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GFLJTEHFZZNCTR-UHFFFAOYSA-N 3-prop-2-enoyloxypropyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCCOC(=O)C=C GFLJTEHFZZNCTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] Chemical compound OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002796 luminescence method Methods 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229920000371 poly(diallyldimethylammonium chloride) polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Abstract
本发明公开一种薄膜永电体的制作方法，包含下列步骤：提供具有一第一面及一第二面的一框架；将一介电薄膜贴附于一框架的一第一面上，并涂布一表面改质材料于介电薄膜相对框架的第一面的另一表面上，而形成一表面改质层；添加纳米石墨烯的粉末于一水溶液中，得到一石墨烯水溶液，并震荡该石墨烯水溶液，以分散纳米石墨烯颗粒，而得到分散完成的石墨烯水溶液；最后，涂布分散完成的石墨烯水溶液于介面改质层上而形成纳米石墨烯导电层，并对介电薄膜进行一极化处理，以形成薄膜永电体。
Description
技术领域
本发明是有关于一种薄膜永电体、薄膜永电体制作方法及其声音播放装置，特别是有关于一种以纳米石墨烯材料作为导电层材料的薄膜永电体的制作方法，及以具有石墨烯导电层的该薄膜永电体作为振模的声音播放装置。
背景技术
视觉与听觉是人类最直接的两种感官反应， 因此长久以来，科学家们极力发展各种可再生视觉与听觉的相关***。同时，随着人们对于感官品质的日益要求，以及3C产品(Computer，Communication，Consumer Electronics)在追求短小、轻薄的前提下，一种省电、轻薄、可依人体工学需求设计的扬声器(Loudspeakers)，不管是搭配大尺寸的平面扬声器，还是小到如随身听的耳机或立体声的手机，在可以预见的未来将有大量的发展潜力。
静电扬声器由于具备让3C产品体积扁平化的潜力，因此近年来主要以发展静电扬声器为主。静电扬声器是依照库伦定律， 同时具有相异或同性的电荷的两个导体可产生推或挽力(push or pull force)。交变的推挽静电力可导致具静电荷振动板(diaphragm)的振动，而产生声音。一静电扬声器一般包括两个多孔导电板或电极板与一介于导电板或电极板间且由其所驱动的振动板。气隙(air gap)可将电极与振动板隔开以提供振动板振动的空间。振动板通常薄且轻，而使静电扬声器的暂态反应(transition response)、于高频的延伸性(expansion capability)、声音流畅度(smoothness of sound)、声音逼真度(acoustic fidelity)与低失真度(distortion)，优于其他形式的扬声器，例如电动(dynamic)、动圈(movingcoil)式或压电(piezoelectric)式扬声器。此外，振动板必须具备静电荷，以当信号传至电极板时，在由电极板所形成电场的作用下，允许诱导静电力驱动振动板。
由于结构简单，静电扬声器可被制造成多种尺寸以适应日增的对于小且薄的电子装置的需要。然而一般静电扬声器选用一直流对直流电源转换器(DC-DC converter)以提供由导体所构成振动板上的静电荷。考虑到直流对直流电源转换器的尺寸、成本与电源消耗，已发展永电体材料来取代直流对直流电源转换器。永电体为一具有一准永久电荷或偶极极化的介电材料。一驻极体产生内部及外部电场，其可为一永磁的静电等效，请参阅G.M.Sessler于1980在Topics in Applied Physicsvol.33第一章第1页所载及美国专利第4,288,584号(Mishra)。永电体电荷可包括净电荷(例如表面及/或空间电荷)及/或偶极极化。净电荷包括捕捉正及负电荷载体层，然而以永电体作为振模，则常受限于永电体的导电层材料的导电特性，让振模相对电荷变化而振动的灵敏度也受到限制，因此近年出现将纳米碳管用于制作永电体，以改善导电性不好造成灵敏度低等问题，但使用纳米碳管制作永电体，则存在高成本的问题。
自2004年，英国曼彻斯特大学A.K.Geim教授所带领的研究团队以胶带玻璃的方式获得单层石墨烯，证实了单层石墨烯的存在后，带动了科学家致力研究石墨烯的相关特性。研究结果显示石墨烯具有许多不寻常的性质。例如石墨烯薄膜坚固易脆，但又可以曲折，且石墨烯(单层石墨)呈现几乎透明的状态，并有非常良好的导电性及导热系数高达5300W/m·K，比纳米碳管和金钢石好。石墨烯在室温下的电子迁移率(electronmobility)超过15000cm2/Vs，比纳米碳管(约10000cm2/Vs)高，更是硅晶(1400cm2/Vs)的10倍以上，且电阻为约106Ω/cm，比铜或银金属更低，是目前所有已知材料中，在室温下具最低电阻的材料，且其导电密度更是铜的一百万倍。
由于纳米石墨烯独特且优异的电子特性，促使广阔的应用前景不断显现出来。例如，可应用在目前当今最红的iphone触控面板，及由于石墨烯拥有比钢强上百倍的韧性，使其不易断裂并拥有极好的弹性。因此，石墨烯可制成比塑胶还轻，强度却比钢铁还强的用品，以取代现有材料，广泛运用在防弹衣、汽车、飞机、人造卫星的制作上。
由于石墨烯的分子结构呈现状似蜂巢的超薄平面结构、具备超优良的导电性及价格便宜的特性，并未见应用于永电体的制作上的因素，若能将石墨烯材料应用于扬声器的驻极体的制作上，不但可以符合现今对于3C产品需具备轻薄的特性的要求，更可由其超高的导电性，让永电体在作为扬声器的振模时，能具备更良好的灵敏性以呈现更为细腻的声音及降低其他信号。
发明内容
由于现有技术的上述问题，本发明的一目的就是在提供一种薄膜永电体、薄膜永电体制作方法及使用该薄膜永电体的声音播放装置，以解决成本太高及导电性不好、灵敏度低等问题。
根据本发明的目的，提出一种薄膜永电体，其包含：一框架，具有一第一面及一第二面；一介电薄膜，其设置在所述框架的所述第一面上；一表面改质层，设置在所述介电薄膜相对所述框架的所述第一面的另一表面上，并由一表面改质材料均匀涂布在所述介电薄膜上而构成；以及一纳米石墨烯导电层，其设置在所述表面改质层上，该纳米石墨烯导电层由纳米石墨烯均匀分散并吸附在所述表面改质层上而构成，该奈米纳米石墨烯为颗粒且为薄片状结构。
根据本发明的目的，再提出一种薄膜永电体的制作方法，包含下列步骤：提供一框架，该框架具有一第一面及一第二面；将一介电薄膜贴附在所述框架的第一面上；均匀涂布一表面改质材料在所述介电薄膜相对所述框的所述第一面的另一表面上，而形成一表面改质层；添加纳米石墨烯于一水溶液中，得到一石墨烯水溶液；震荡该石墨烯水溶液，以分散所述纳米石墨烯颗粒，而得到分散完成的所述石墨烯水溶液，其中所述纳米石墨烯颗粒为薄片状结构；均匀涂布分散完成的所述石墨烯水溶液在所述粘着层上而形成一纳米石墨烯导电层，并对所述介电薄膜进行一极化处理，以形成一薄膜永电体。
根据本发明的目的，又提出一种声音播放装置，其包含：一音频信号输入单元、一第一电极、一第二电极以及一薄膜永电体。音频信号输入单元具有一第一信号源端及一第二信号源端，其用以接收一音频信号；第一电极与第一信号源端耦合，第二电极与第一电极彼此分离设置并与第二信号源端耦合；薄膜永电体设置并耦合在第一电极与第二电极之间，且与第一电极及第二电极之间各保持一间隙。其中，薄膜永电体与第一电极及第二电极相互作用，以回应由第一信号源端与第二信号源端提供的音频信号并振动以产生声音。
此外，上述声音播放装置的薄膜永电体还包含：一框架，具有一第一面及一第二面；一介电薄膜，其设置在所述框架的所述第一面上；一表面改质层，设置在所述介电薄膜相对所述框架的所述第一面的另一表面上，并由一表面改质材料均匀涂布在所述介电薄膜上而构成；以及一纳米石墨烯导电层，其设置在所述表面改质层上，该纳米石墨烯导电层由纳米石墨烯均匀分散并吸附在所述表面改质层上而构成，该纳米石墨烯为颗粒且为薄片状结构。
综上所述，本发明的一种薄膜永电体、薄膜永电体制作方法及其声音播放装置，可具有一或多个下述优点：
(1)利用分散纳米石墨烯技术，以湿式溶液制备薄膜永电体可大量减少制程的繁杂性，可降低生产时间及成本。
(2)利用具高比表面积特性的纳米石墨烯薄片制作薄膜永电体的导电层，可大量减少碳材的使用量，而有效降低碳材消耗的成本及有效降低整体质量，进而符合现今对于3C产品轻薄的诉求。
(3)利用具良好导电性、良好电子迁移率及高比表面积特性的纳米石墨烯薄片来制作薄膜永电体的导电层，有助于介电薄膜驻电荷效果，让薄膜永电体在作为声音播放装置的振膜时，对于电力驱动的振动运动有更好的灵敏度，及促使声音播放装置其具备广泛的声音播放频率。
(4)利用纳米石墨烯薄片几乎呈现透明的特性，可应用于制作透明的薄膜永电体，并进一步应用在透明喇叭等电子3C产品上，因此极具产业利用潜力。
(5)利用离子型界面活性剂包覆纳米石墨烯薄片，再通过表面改质层间接吸附在介电薄膜上，可改善以往在介电薄膜上形成导电层时受限于介电薄膜的性质，而造成导电层与介电薄膜附着不稳定的问题，而可提供一坚固稳定的纳米石墨烯导电层。
附图说明
图1为本发明的薄膜永电体的分解示意图。
图2为本发明的薄膜永电体的制作方法的流程图。
图3为本发明的声音播放装置的剖面示意图。
图中：
1，薄膜永电体；
10，框架；
11，介电薄膜；
12，表面改质层；
13，纳米石墨烯导电层；
2，声音播放装置；
21，音频信号输入单元；
22，第一电极；
23，第二电极；
211，第一信号源端；
212，第二信号源端；
221、231，开口；
25、26，支撑构件；
251、261，绝缘元件；
S11-S17，步骤。
具体实施方式
图1为本发明的薄膜永电体的分解示意图，薄膜永电体1包含框架10、介电薄膜11、表面改质层12、以及纳米石墨烯导电层13。框架10具有一第一面及一第二面，介电薄膜11设置在框架10的第一面上，而表面改质层12设置在介电薄膜11相对于框架10的第一面的另一表面上，且纳米石墨烯导电层13由纳米石墨烯均匀分散并吸附在表面改质层12上而构成。其中，纳米石墨烯为颗粒且为薄片状结构。
图2为本发明的薄膜永电体的制作方法的流程图。其包含下列步骤。步骤S11：提供一框架，框架具有一第一面及一第二面。步骤S12：将一介电薄膜贴附在框架的第一面上。步骤S13：均匀涂布一表面改质材料在介电薄膜相对框架第一面的另一表面上，而形成一表面改质层。步骤S14：添加纳米石墨烯于一水溶液中，得到一石墨烯水溶液，其中纳米石墨烯为颗粒且为薄片状结构。步骤S15：震荡石墨烯水溶液，以分散纳米石墨烯颗粒，而得到分散完成的石墨烯水溶液。步骤S16：均匀涂布分散完成的石墨烯水溶液于粘着层上而形成一纳米石墨烯导电层，以及步骤S17：对介电薄膜进行一极化处理，以形成一薄膜永电体。各步骤细节分别详述如下：
步骤S11，提供一框架10，框架10的材质可为铝等导电性较好的金属材质，且框架的形状不受限制。步骤S 12，将一介电薄膜11贴附在框架10的第一面上，可通过固定件如真空胶带或挟持工具等固定介电薄膜11与框架10。介电薄膜11的材质可为含氟聚合物，如聚四氟乙烯薄膜(Polytetrafluoroethene，PTFE)、聚二氟乙烯薄膜Polyvinylidene Fluoride，PVDF，或可为聚乙烯薄膜(polyethylene，PE)、聚丙烯薄膜(polypropylene，PP)、聚醚酰亚胺薄膜(polyetherimide，PEI)及聚乙烯对苯二甲酸酯薄膜(Polyethylene terephthalate，PET)等非含氟聚合物。
步骤S13，均匀涂布一表面改质材料在介电薄膜11相对框架10的第一面的另一表面上，而形成一表面改质层12，表面改质材料用以对介电薄膜11进行表面改质，以让介电薄膜11的表面性质适合稳定的吸附纳米石墨烯导电层13。表面改质材料可为水性聚氨基甲酸脂(Polyurethane，PU)树脂、聚氯化二丙烯基二甲基铵(poly(diallydimethylammonium chloride)，PDDA)或聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐((poly(3，(4-ethylenedioxythiophene-poly(styrenesulfonate)，PEDOT：PSS)。当在介电薄膜上均匀涂布表面改质材料后，会依据不同表面改质材料的交联温度对薄膜进行烘烤，其烘烤时间依据不同表面改质材料而有不同，烘烤时间以不致完全交联为原则。
步骤S14，添加纳米石墨烯的粉末在一水溶液中，得到一石墨烯水溶液。水溶液预先溶有一离子型界面活性剂，且该离子型介面活性剂具有一疏水端及一亲水端。当在步骤S15中震荡石墨烯水溶液时，因震荡而分离的纳米石墨烯的颗粒，会进一步与离子型界面活性剂反应。
离子型界面活性剂由其疏水端与表面为疏水性质纳米石墨烯颗粒作用，以包覆纳米石墨烯颗粒的表面并裸露出其亲水端，让被其包覆的纳米石墨烯的颗粒彼此间通过裸露在颗粒表面的离子型界面活性剂的亲水端而产生一互斥力。该互斥力可避免震荡分散后的纳米石墨的颗粒再度因分子间作用力而聚集，以永久分散该纳米石墨烯的颗粒，而得到一分散完成的纳米石墨烯水溶液。所指纳米石墨烯为平面结构的分子，故其为薄片状结构，且所指纳米石墨烯具有高的比表面积、良好的电子迁移率及良好的导电性。
另外所指离子型界面活性剂可为阳离子或阴离子型界面活性剂，当其为阴离子界面活性剂时，则可为为羧酸盐型、磺酸盐类型、硫酸盐型或磷酸盐型的阴离子界面活性剂。
步骤S16：均匀涂布分散完成的石墨烯水溶液在表面改质层上而形成一纳米石墨烯导电层，此步骤将上述由离子型界面活性剂分散完成的纳米石墨烯水溶液涂布在经表面改质后的介电薄膜上。涂布纳米石墨烯水溶液的方式可为旋转涂布或喷洒涂布的方式。其中，被离子界面活性剂包覆的纳米石墨烯薄片系由表面裸露出的亲水端与表面改质层的亲水性表面作用，而达到将纳米石墨烯薄片稳固的吸附在介电薄膜表面的目的。
最后，步骤S17：对介电薄膜进行一极化处理，以形成一薄膜永电体，极化处理的方式可为热驻极法、电驻极法、光照法或辐射法等。
图3为本发明的声音播放装置的剖面示意图，声音播放装置2包含：一音频信号输入单元21、一第一电极22、一第二电极23以及一薄膜永电体1。音频信号输入21单元具有一第一信号源端211及一第二信号源端212，共用以接收一音频信号；第一电极22系与第一信号源端211耦合，第二电极23与第一电极22彼此分离设置并与第二信号源端212耦合；薄膜永电体1设置并耦合在第一电极22与第二电极23之间，且与22第一电极及第二电极23之间各保持一间隙。
其中，薄膜永电体1与第一电极22及第二电极23相互作用，以回应由第一信号源端211与第二信号源端212提供的音频信号并振动以产生声音。其中，所指第一电极22及第二电极23可为多孔电极板，并具有开口221、231，可提供作为振膜的薄膜永电体1所产生的声波通过。另外，所指第一电极22及第二电极23可由金属或覆盖有导电薄膜的塑胶材料形成。
而薄膜永电体1设置在第一电极22及第二电极23之间，由支撑构件25、26可维持第一电极22及第二电极24与薄膜永电体1在适当的地方，并可由绝缘材料制作支撑构件25、26。由绝缘元件251、261可将第一电极22及第二电极23与作为振膜的薄膜永电体1分开。
另外，上述声音播放装置2的薄膜永电体1包含：一框架10，具有一第一面及一第二面；一介电薄膜11，设置在框架10的第一面上；一表面改质层12，设置在介电薄膜11相对框架10的第一面的另一表面上，并由一表面改质材料均匀涂布在介电薄膜11上而构成；以及一纳米石墨烯导电层13，其设置在表面改质层12上，纳米石墨烯导电层13是由纳米石墨烯均匀分散并吸附在表面改质层上而构成，纳米石墨烯为颗粒且为薄片状结构。
在本发明的薄膜永电体的制作方法的一实施例中，以铝框为框架10，以聚四氟乙烯薄膜(Polytetrafluoroethene，PTFE)作为介电薄膜11，以水性聚氨基甲酸脂(Polyurethane，PU)树脂作为表面改质层12之表面改质材料，以十二烷基硫酸纳作为在水溶液中分散纳米石墨烯薄片的离子界面活性剂。
此实施例中，提供一铝框，并在铝框的一面上贴附聚四氟乙烯薄膜(Polytetrafluoroethene，PTFE)，作为可驻电荷的介电薄膜，其中是以真空胶带将四氟乙烯薄膜(Polytetrafluoroethene，PTFE)固定在铝框上。取适量水性聚氨基甲酸脂(Polyurethane，PU)树脂，并将水性聚氨基甲酸脂(Polyurethane，PU)树脂均匀刮涂在上述四氟乙烯薄膜(Polytetrafluoroethene，PTFE)的表面。涂布完成后，将其置于90℃烘箱中进行1至3分钟的烘烤，待到达预定烘烤时间时，自烘箱取出，此时形成的水性聚氨基甲酸脂(Polyurethane，PU)树脂表面改质层仍未完全固化，且水性聚氨基甲酸脂(Polyurethane，PU)树脂所形成的表面改质层的厚度则约为1-10微米。
在进行上述步骤的同时，制备分散完成的纳米石墨烯水溶液。此实施例中，使用的纳米石墨烯具有热导电性约3000Wm-1K-1及电阻系数5x10-5Ωcm。而在制备分散完成的纳米石墨烯水溶液的过程中，首先制备一浓度为2000ppm的十二烷基硫酸纳水溶液，待2000ppm的十二烷基硫酸纳水溶液制备完成后，取重量0.01g的纳米石墨烯添加在20ml的上述十二烷基硫酸纳水溶液中。接着，将含有纳米石墨烯的十二烷基硫酸纳水溶液以超音波震荡30至45分钟以促进纳米石墨烯的分散，且在震荡的过程中是以冰浴的方式避免长时间震荡造成石磨烯水溶液温度过高。当振荡结束后，即完成置备分散完成的纳米石墨烯水溶液。另外，石墨烯、界面活性剂与水之间的重量百分比(wt％)的比例范围可为石墨烯∶界面活性剂∶水＝1-5∶4-6∶100。
最后，将上述分散完成的纳米石墨烯水溶液，以喷洒的方式均匀喷洒涂布在上述水性聚氨基甲酸脂(Polyurethane，PU)树脂所形成的表面改质层上，以形成纳米石墨烯导电层，而完成本实施例的薄膜永电体的制作，而所制作完成的纳米石墨烯导电层的厚度为1-5微米。
在此实施例中，所使用的十二烷基硫酸钠为阴离子介面活性剂，其在水溶液中会解离出十二烷基硫酸根的阴离子。在石墨烯水溶液振荡的过程中，十二烷基硫酸根其疏水性的碳链一端会和表面为疏水性质的石墨烯薄片作用，而包覆在石墨烯薄片表面并裸露出具亲水性的硫酸根端，由石墨烯薄片之间带负电的硫酸根离子相互排斥，而完成分散纳米石墨烯薄片的目的。
在本发明的声音播放装置的一实施例中，以上述实施例的薄膜永电体作为振膜，该薄膜永电体振膜结构包含：框架、聚四氟乙烯介电薄膜(Polytetrafluoroethene，PTFE)、水性聚氨基甲酸脂(Polyurethane，PU)树脂作表面改质层的表面改质材料，及以十二烷基硫酸根分散的纳米石墨烯薄片导电层。依据实验结果显示，此声音播放装置的实施例，具有良好的驻电效果、较好的振膜灵敏度、广泛的声音播放频率及可减少音质杂信等优异的声音播放表现。
但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。
Claims (15)
1.一种薄膜永电体，其特征在于：包含：
一框架，具有一第一面及一第二面；
一介电薄膜，其设置在所述框架的第一面上；
一表面改质层，设置在所述介电薄膜相对所述框架的第一面的另一表面上，并由一表面改质材料均匀涂布在所述介电薄膜上而构成；以及
一纳米石墨烯导电层，其设置在所述表面改质层上，该纳米石墨烯导电层是由纳米石墨烯均匀分散并吸附在所述表面改质层上而构成，所述纳米石墨烯为颗粒且为薄片状结构。
2.根据权利要求1所述的薄膜永电体，其特征在于：其中所述介电薄膜包括聚四氟乙烯薄膜、聚二氟乙烯薄膜、PVDF、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚醚酰亚胺薄膜或聚乙烯对苯二甲酸酯薄膜。
3.根据权利要求1所述的薄膜永电体，其特征在于：其中所述表面改质材料包括水性聚氨基甲酸脂树脂、聚氯化二丙烯基二甲基铵或聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐。
4.根据权利要求1所述的薄膜永电体，其特征在于：其中所述纳米石墨烯的颗粒表面被一离子型界面活性剂所包覆。
5.根据权利要求4所述的薄膜永电体，其特征在于：其中所述离子型界面活性剂具有一亲水端及一疏水端，且该疏水端吸附在所述纳米石墨烯颗粒表面，而裸露出的所述亲水端与所述表面改质材料作用，而吸附在所述表面改质层上。
6.一种薄膜永电体的制作方法，其特征在于：其步骤包含：
提供一框架，该框架具有一第一面及一第二面；
将一介电薄膜贴附在所述框架的第一面上；
均匀涂布一表面改质材料于所述介电薄膜相对所述框架的第一面的另一表面上，而形成一表面改质层；
添加纳米石墨烯于一水溶液中，得到一石墨烯水溶液，其中该纳米石墨烯为颗粒且薄片状结构；
震荡所述石墨烯水溶液，以分散所述纳米石墨烯的颗粒，而得到分散完成的石墨烯水溶液；
均匀涂布分散完成的所述石墨烯水溶液于所述粘着层上而形成一纳米石墨烯导电层；以及
对所述介电薄膜进行一极化处理，以形成一薄膜永电体。
7.根据权利要求6所述的薄膜永电体的制作方法，其特征在于：其中所述介电薄膜包括聚四氟乙烯薄膜、聚二氟乙烯薄膜，PVDF、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚醚酰亚胺薄膜或聚乙烯对苯二甲酸酯薄膜。
8.根据权利要求6所述的薄膜永电体的制作方法，其特征在于：其中所述表面改质材料包括水性聚氨基甲酸脂树脂、聚氯化二丙烯基二甲基铵或聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐。
9.根据权利要求6所述的薄膜永电体的制作方法，其特征在于：其中所述水溶液含有一离子型界面活性剂。
10.根据权利要求9所述的薄膜永电体的制作方法，其特征在于：其中所述离子型界面活性剂具有一亲水端及一疏水端，且所述震荡石墨烯水溶液的步骤由所述疏水端吸附在所述纳米石墨烯颗粒的表面，并裸露出所述亲水端而完成分散所述纳米石墨烯颗粒。
11.根据权利要求10所述的薄膜永电体的制作方法，其特征在于：其中所述纳米石墨烯颗粒由包覆在其表面的所述离子型界面活性所裸露出的所述亲水端与所述表面改质材料作用，而吸附在所述表面改质层上。
12.一种声音播放装置，其特征在于：其包含：
一音频信号输入单元，其具有一第一信号源端及一第二信号源端，该音频信号输入单元用以接收一音频信号；
一第一电极，其与该第一信号源端耦合；
一第二电极，其与所述第一电极彼此分离设置，并与所述第二信号源端耦合；以及
一薄膜永电体，其设置并耦合在所述第一电极与第二电极之间，与所述第一电极及第二电极之间各保持一间隙，其包括：
一框架，具有一第一面及一第二面；
一介电薄膜，其设置在所述框架的所述第一面上；
一表面改质层，设置在所述介电薄膜相对所述框架的所述第一面的另一表面上，并由一表面改质材料均匀涂布在所述介电薄膜上而构成；以及
一纳米石墨烯导电层，其设置在所述表面改质层上，该纳米石墨烯导电层由纳米石墨烯均匀分散并吸附在所述表面改质层上而构成，该纳米石墨烯为颗粒且为薄片状结构；
其中，所述薄膜永电体与所述第一电极及所述第二电极相互作用，以回应由所述第一信号源端与第二信号源端提供的音频信号并振动以产生声音。
13.根据权利要求12所述的声音播放装置，其特征在于：其中所述介电薄膜包括聚四氟乙烯薄膜、聚二氟乙烯薄膜，PVDF、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚醚酰亚胺薄膜或聚乙烯对苯二甲酸酯薄膜。
14.根据权利要求12所述的声音播放装置，其特征在于：其中所述表面改质材料包括水性聚氨基甲酸脂树脂、聚氯化二丙烯基二甲基铵或聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐。
15.根据权利要求12所述的声音播放装置，其特征在于：其中所述纳米石墨烯的颗粒表面被一离子型界面活性剂所包覆。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW099146786 | 2010-12-30 | ||
| TW99146786A TW201228409A (en) | 2010-12-30 | 2010-12-30 | Thin film electret, manufacturing method of thin film electret and voice broadcasting apparatus thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102547534A true CN102547534A (zh) | 2012-07-04 |
Family
ID=46353264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011100543019A Pending CN102547534A (zh) | 2010-12-30 | 2011-03-03 | 薄膜永电体、薄膜永电体制作方法及其声音播放装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102547534A (zh) |
| TW (1) | TW201228409A (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103929708A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-16 | 瑞声光电科技(常州)有限公司 | 一种复合振膜的制备方法 |
| CN103929709A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-16 | 瑞声光电科技(常州)有限公司 | 一种复合振膜的制备方法 |
| CN103929710A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-16 | 瑞声光电科技(常州)有限公司 | 一种复合振膜的制备方法 |
| CN104555997A (zh) * | 2013-10-29 | 2015-04-29 | 财团法人金属工业研究发展中心 | 石墨烯特性调整方法 |
| CN105654938A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-06-08 | 云南科威液态金属谷研发有限公司 | 液态金属等离子体电声转换装置 |
| CN105681989A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-06-15 | 无锡吉仓纳米材料科技有限公司 | 超薄石墨膜和碳管膜的复合式振膜静电扬声器 |
| CN106412775A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-02-15 | 常州阿木奇声学科技有限公司 | 一种电声换能器用的球顶及电声换能器 |
| WO2018023843A1 (zh) * | 2016-08-02 | 2018-02-08 | 常州阿木奇声学科技有限公司 | 一种振膜及其涂布方法、电声换能器 |
| WO2019010727A1 (zh) * | 2017-07-10 | 2019-01-17 | 歌尔股份有限公司 | 一种发声装置、模组以及电子设备 |
| CN109743671A (zh) * | 2019-01-19 | 2019-05-10 | 深圳市国创珈伟石墨烯科技有限公司 | 一种新型石墨烯复合式静电扬声器振膜及其制备方法 |
| CN111225328A (zh) * | 2020-01-22 | 2020-06-02 | 海菲曼（天津）科技有限公司 | 静电扬声器振膜及静电扬声器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107618243B (zh) * | 2017-09-01 | 2019-04-12 | 广东石油化工学院 | 一种聚合物改性石墨烯/聚偏氟乙烯高介电复合材料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101474898A (zh) * | 2009-01-16 | 2009-07-08 | 南开大学 | 基于石墨烯的导电碳膜及制备方法和应用 |
| US20100034402A1 (en) * | 2008-08-11 | 2010-02-11 | Industrial Technology Research Institute | Electrode connection structure of speaker unit |
| CN101654524A (zh) * | 2008-03-10 | 2010-02-24 | 财团法人工业技术研究院 | 驻极体材料、驻极体扬声器及其制造方法 |
| CN101729971A (zh) * | 2008-10-31 | 2010-06-09 | 宏达国际电子股份有限公司 | 驻极体振膜的制造方法 |
-
2010
- 2010-12-30 TW TW99146786A patent/TW201228409A/zh unknown
-
2011
- 2011-03-03 CN CN2011100543019A patent/CN102547534A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101654524A (zh) * | 2008-03-10 | 2010-02-24 | 财团法人工业技术研究院 | 驻极体材料、驻极体扬声器及其制造方法 |
| US20100034402A1 (en) * | 2008-08-11 | 2010-02-11 | Industrial Technology Research Institute | Electrode connection structure of speaker unit |
| CN101729971A (zh) * | 2008-10-31 | 2010-06-09 | 宏达国际电子股份有限公司 | 驻极体振膜的制造方法 |
| CN101474898A (zh) * | 2009-01-16 | 2009-07-08 | 南开大学 | 基于石墨烯的导电碳膜及制备方法和应用 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104555997A (zh) * | 2013-10-29 | 2015-04-29 | 财团法人金属工业研究发展中心 | 石墨烯特性调整方法 |
| CN103929709A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-16 | 瑞声光电科技(常州)有限公司 | 一种复合振膜的制备方法 |
| CN103929710A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-16 | 瑞声光电科技(常州)有限公司 | 一种复合振膜的制备方法 |
| CN103929708A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-16 | 瑞声光电科技(常州)有限公司 | 一种复合振膜的制备方法 |
| CN105654938B (zh) * | 2016-01-26 | 2019-12-24 | 云南科威液态金属谷研发有限公司 | 液态金属等离子体电声转换装置 |
| CN105654938A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-06-08 | 云南科威液态金属谷研发有限公司 | 液态金属等离子体电声转换装置 |
| CN105681989A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-06-15 | 无锡吉仓纳米材料科技有限公司 | 超薄石墨膜和碳管膜的复合式振膜静电扬声器 |
| WO2018023843A1 (zh) * | 2016-08-02 | 2018-02-08 | 常州阿木奇声学科技有限公司 | 一种振膜及其涂布方法、电声换能器 |
| CN106412775A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-02-15 | 常州阿木奇声学科技有限公司 | 一种电声换能器用的球顶及电声换能器 |
| WO2019010727A1 (zh) * | 2017-07-10 | 2019-01-17 | 歌尔股份有限公司 | 一种发声装置、模组以及电子设备 |
| CN109743671A (zh) * | 2019-01-19 | 2019-05-10 | 深圳市国创珈伟石墨烯科技有限公司 | 一种新型石墨烯复合式静电扬声器振膜及其制备方法 |
| CN111225328A (zh) * | 2020-01-22 | 2020-06-02 | 海菲曼（天津）科技有限公司 | 静电扬声器振膜及静电扬声器 |
| CN111225328B (zh) * | 2020-01-22 | 2021-01-29 | 头领科技（昆山）有限公司 | 静电扬声器振膜及静电扬声器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201228409A (en) | 2012-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102547534A (zh) | 薄膜永电体、薄膜永电体制作方法及其声音播放装置 | |
| CN104242723B (zh) | 单电极摩擦纳米发电机、发电方法和自驱动追踪装置 | |
| US8447053B2 (en) | Flat speaker apparatus with heat dissipating structure and method for heat dissipation of flat speaker | |
| TWI343756B (en) | Flat loudspeaker structure | |
| CN107409258B (zh) | 基于石墨烯氧化物的声换能器形成方法 | |
| US8553912B2 (en) | Thermoacoustic device | |
| CN1993000B (zh) | 电声致动器及其制法 | |
| US8126189B2 (en) | Multi-directional flat speaker device | |
| Kim et al. | Current collectors for flexible lithium ion batteries: A review of materials | |
| CN101426165B (zh) | 扬声器单体结构 | |
| CN204104134U (zh) | 一种压电式扬声器振膜 | |
| CN101617544A (zh) | 薄膜式扬声器 | |
| CN104868777A (zh) | 一种摩擦纳米发电机、发电机组和发电方法 | |
| TW201008302A (en) | Structure of a speaker unit | |
| JP5993772B2 (ja) | 電気音響変換フィルム、フレキシブルディスプレイ、声帯マイクロフォンおよび楽器用センサー | |
| WO2017077176A1 (en) | An acoustic apparatus and associated methods | |
| TW201511577A (zh) | 靜電式電聲傳導器及其製法 | |
| CN101656906B (zh) | 扬声器单体结构 | |
| US8098855B2 (en) | Flexible electret actuators and methods of manufacturing the same | |
| CN105871249B (zh) | 声电转换部件及应用其的充电装置和声音信号采集器 | |
| CN110035360A (zh) | 一种声学振膜、声学设备及声学振膜制备方法 | |
| CN101729972A (zh) | 扬声器的制造方法 | |
| CN205491148U (zh) | 薄膜扬声器 | |
| CN106937229A (zh) | 一种电容式声音采集装置和麦克风 | |
| US8923534B2 (en) | Earphone |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120704 |