TWI455611B - 振動膜、振動膜之製備方法及具有該振動膜之揚聲器 - Google Patents

Description

振動膜、振動膜之製備方法及具有該振動膜之揚聲器

本發明涉及一種振動膜、振動膜之製備方法及具有該振動膜之揚聲器。

電動式揚聲器通過音圈於磁場下之運動，從而推動振動膜振動，進而使該振動膜周圍之空氣變化產生膨脹波，並轉換為人耳可感知之聲波。從該振動膜之作用可看出，理想之振動膜應能於高頻振動時不容易產生變形甚至破損，同時具有較小之慣性。即，該振動膜應具有質量輕及比強度大之特點，以便承受高頻、大功率之音頻訊號。然而，傳統之振動膜大多由聚合物、紙或金屬製成，由於材料之限制，該振動膜無法於減小振動膜厚度及質量之同時維持甚至提高振動膜之比強度。故，先前之振動膜已無法滿足揚聲器之發展需求。

有鑒於此，提供一種具有能進一步減小質量及提高比強度之振動膜、振動膜之製備方法及具有該振動膜之揚聲器實為必要。

一種振動膜，該振動膜為一層狀奈米碳管複合結構。該層狀奈米碳管複合結構包括一奈米碳管膜結構及一無定形碳結構。該奈米碳管膜結構包括複數奈米碳管，該奈米碳管膜結構具有複數微孔 。該無定形碳結構包括複數無定形碳顆粒填充於該奈米碳管膜結構之微孔中。該無定形碳結構中之複數無定形碳顆粒與複數該奈米碳管通過凡得瓦力及共價鍵相結合。

一種振動膜，該振動膜為一奈米碳管膜結構與複數無定形碳顆粒複合構成之一層狀奈米碳管複合結構，該奈米碳管膜結構由複數奈米碳管形成。

一種振動膜，該振動膜為一層狀奈米碳管複合結構。該層狀奈米碳管複合結構包括一無定形碳結構及複數奈米碳管。該複數奈米碳管以自支撐之奈米碳管膜結構之形式設置於該無定形碳結構中。該無定形碳結構與該複數奈米碳管通過凡得瓦力及共價鍵相結合。

一種振動膜之製備方法，其包括如下步驟：提供一自支撐之奈米碳管膜結構及一聚合物，該奈米碳管膜結構具有複數微孔；將該聚合物溶解於一溶劑中，形成聚合物溶液；使該聚合物溶液浸潤該奈米碳管膜結構；碳化浸潤有聚合物溶液之奈米碳管膜結構以使該聚合物碳化為無定形碳。

一種振動膜之製備方法，其包括如下步驟：提供一自支撐之奈米碳管膜結構及一聚合物單體，該奈米碳管膜結構具有複數微孔；溶解該聚合物單體於一溶劑中，形成聚合物單體溶液；使該聚合物單體溶液浸潤該奈米碳管膜結構並使該聚合物單體產生聚合反應，該聚合物單體聚合反應後成為聚合物；碳化浸潤有聚合物之奈米碳管膜結構以使該聚合物碳化為無定形碳。

一種揚聲器，其包括一支架、一磁場系統、一音圈、一音圈骨架 、一振動膜及一定心支片。該磁場系統、音圈、音圈骨架、振動膜及定心支片通過該支架固定。該音圈收容於該磁場系統，並設置於該音圈骨架外表面。該振動膜及定心支片之一端固定於該支架，另一端固定於音圈骨架。該振動膜為一層狀奈米碳管複合結構，該層狀奈米碳管複合結構包括一奈米碳管膜結構及一無定形碳結構。該奈米碳管膜結構具有複數微孔。該無定形碳結構包括複數無定形碳顆粒填充於該奈米碳管膜結構之微孔中。

相較於先前技術，該振動膜採用之奈米碳管膜結構及無定形碳顆粒均為碳素材料，碳素材料具有較小之密度，故該奈米碳管及無定形碳顆粒製成之振動膜具有良好之耐高溫性及較小之質量。同時，由於奈米碳管本身具有優異之機械性能，故由複數奈米碳管形成之奈米碳管膜結構亦具有優異之機械性能；而該無定形碳顆粒分散於該奈米碳管膜結構中，可增加該層狀奈米碳管複合結構之緻密性及奈米碳管之間之結合力，進一步增加該層狀奈米碳管複合結構之比強度。故，當該振動膜振動時，其由振動所形成之形變、應力以及張力可全部傳遞或者分擔給每一奈米碳管及無定形碳顆粒，使該振動膜具有較好之比強度。

100、200‧‧‧揚聲器

110、210‧‧‧支架

120、220‧‧‧磁場系統

130、230‧‧‧音圈

140、240‧‧‧音圈骨架

150、250‧‧‧振動膜

160、260‧‧‧定心支片

111‧‧‧空腔

112‧‧‧底部

113‧‧‧中心孔

121‧‧‧導磁下板

122‧‧‧導磁上板

123‧‧‧磁體

124‧‧‧導磁芯柱

125‧‧‧磁場間隙

151‧‧‧奈米碳管膜結構

152‧‧‧無定形碳結構

1511‧‧‧奈米碳管

1512‧‧‧微孔

1521‧‧‧無定形碳顆粒

圖1係本發明實施例揚聲器之結構示意圖。

圖2係圖1中之揚聲器之剖視結構示意圖。

圖3係圖1揚聲器中之振動膜之結構示意圖。

圖4係圖3振動膜中沿Ⅳ-Ⅳ方向之剖視圖。

圖5係圖3振動膜中之奈米碳管膜結構內部複合有無定形碳顆粒時 之局部放大結構示意圖。

圖6係本發明第二實施例揚聲器之結構示意圖。

圖7係圖6中揚聲器中之振動膜之結構示意圖。

圖8係本發明第一實施例振動膜製備方法之流程示意圖。

圖9係本發明第二實施例振動膜另一製備方法之流程示意圖。

以下將結合附圖對本發明作進一步詳細之說明。

請參閱圖1及圖2，本發明第一實施例提供一種揚聲器100，其包括一支架110、一磁路系統120、一音圈130、一音圈骨架140、一振動膜150及一定心支片160。該磁場系統120、音圈130、音圈骨架140、振動膜150及定心支片160通過該支架110固定。該音圈130設置於該音圈骨架140一端之外表面且與該音圈骨架140一起收容於該磁路系統120。該振動膜150及定心支片160之一端固定於該支架110，另一端固定於音圈骨架140上。

該支架110為一端開口之圓臺形結構，其具有一空腔111及一底部112。該空腔111容設該振膜150以及定心支片160。該底部112還具有一中心孔113，該中心孔113用於套設該磁場系統120。該支架110通過底部112與磁場系統120相對固定。

該磁場系統120包括一導磁下板121、一導磁上板122、一磁體123及一導磁芯柱124，該磁體123相對之兩端分別由同心設置之導磁下板121及導磁上板122所夾持。該導磁上板122及磁體123均為環狀結構，該導磁上板122及磁體123於該磁場系統中圍成一柱形空 間。該導磁芯柱124容置於該柱形空間並穿過該中心孔113。該導磁芯柱124自該導磁下板121往導磁上板122沿伸而出且與該磁體123形成一環形磁場間隙125用於容置該音圈130。該磁場間隙125中具有一定磁感應密度之恒磁場。該磁場系統120通過該導磁上板122與底部112固接，其連接方法可為螺接、配合固定、黏結等等。在本實施例中，該導磁上板122與底部112通過螺接固定。

該音圈130容置於該磁場間隙125，其為揚聲器100之驅動單元，該音圈130為較細之導線於該音圈骨架140繞制而形成，優選地，該導線為漆包線。當該音圈130接收到音頻電訊號時，該音圈130產生隨音頻電流而變化之磁場，此變化之磁場與磁場空隙125中之恒磁場之間發生相互作用，迫使該音圈130產生振動。

該音圈骨架140為中空管狀結構，其與該導磁芯柱124同心設置且間隔套設於該導磁芯柱124且部分收容於該磁場間隙125。該音圈骨架140之外表面與該音圈130固接，且其遠離該磁場系統120之一端固接於該振動膜150之中心位置。當該音圈骨架140隨音圈130振動時，帶動該振動膜150振動，從而使該振動膜150周圍之空氣發生膨脹，產生聲波。

該定心支片160為一波浪形環狀結構，其由複數同心圓環組成。該定心支片160之內緣套設於該音圈骨架140上，用於支持該音圈骨架140，該定心支片160之外緣固定於該支架110靠近該中心孔113之一端。該定心支片160具有大之徑向剛性和小之軸向剛性，從而使該音圈130於該磁場空隙125中自由地上下移動而不做橫向移動，避免該音圈130與磁路系統120碰觸。

請參閱圖3，該振動膜150為該揚聲器100之發聲單元。該振動膜 150之形狀及結構不限，與其具體應用有關，如當該振動膜150應用於大型揚聲器100時，該振動膜150可為一空心且倒立之圓錐體結構；當該振動膜150應用於微型振動膜150時，該振動膜150可為一圓形或橢圓形之片狀結構。另外，該振動膜150之表面可進一步設置有圖形化結構或具有圖形化設計，如條形、扇形等，可用於根據應用需求改善音質。在本實施例中，該振動膜150為一空心且倒立之圓錐體結構，其頂端或中心與該音圈骨架140通過黏結之方式固接，該振動膜150之外緣與該支架110活動連接。

請參見圖4及圖5，該層狀奈米碳管複合結構包括一奈米碳管膜結構151及一無定形碳結構152。該奈米碳管膜結構151包括複數奈米碳管1511，進一步地，該奈米碳管膜結構151包括由該複數奈米碳管1511形成之複數微孔1512。具體地，相鄰之奈米碳管1511通過凡得瓦力結合，使該複數奈米碳管1511形成一自支撐之奈米碳管膜結構。該複數無定形碳顆粒1521(Amorphous carbon)通過共價鍵相結合，形成一無定形碳結構152。

所謂“自支撐結構”即該奈米碳管膜結構151無需通過一支撐體支撐，亦能保持自身特定之形狀。由於該自支撐之奈米碳管膜結構151中大量之奈米碳管1511通過凡得瓦力相互吸引，從而使該奈米碳管膜結構151具有特定之形狀，形成一自支撐結構。該奈米碳管膜結構151可為由至少一奈米碳管膜形成之膜狀結構，當該奈米碳管膜結構151包括複數奈米碳管膜時，該複數奈米碳管膜層疊設置，相鄰之奈米碳管膜通過凡得瓦力相結合。該奈米碳管膜可為奈米碳管拉膜、奈米碳管絮化膜或奈米碳管碾壓膜。

該奈米碳管膜結構151可包括至少一奈米碳管拉膜，該奈米碳管 拉膜為從奈米碳管陣列中直接拉取獲得之一種具有自支撐性之奈米碳管膜。每一奈米碳管拉膜包括複數基本平行且平行於奈米碳管拉膜表面排列之奈米碳管1511。具體地，該複數奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連且基本沿同一方向擇優取向排列。所謂擇優取向是指奈米碳管膜中大部分奈米碳管在某一方向上具有較大的取向幾率，擇優取向還可以理解為該大部分奈米碳管的軸向基本沿同一方向延伸。可以理解，由於該自支撐之奈米碳管拉膜中大量之奈米碳管1511通過凡得瓦力相互吸引並通過凡得瓦力首尾相連，從而使該奈米碳管拉膜具有特定之形狀，形成一自支撐結構。該奈米碳管片段具有任意之寬度、厚度、均勻性及形狀。該奈米碳管拉膜之厚度為0.5奈米~100微米，寬度與拉取該奈米碳管拉膜之奈米碳管陣列之尺寸有關，長度不限。

當該奈米碳管膜結構151包括層疊設置之多層奈米碳管拉膜時，相鄰兩層奈米碳管拉膜中之擇優取向排列之奈米碳管1511之間形成一交叉角度α，α大於等於0度小於等於90度。該複數奈米碳管拉膜之間或一個奈米碳管拉膜之中之相鄰之奈米碳管1511之間具有一定間隙，從而於奈米碳管膜結構151中形成複數微孔1512，該微孔1512之孔徑約小於10微米。

該奈米碳管膜結構151可為一奈米碳管絮化膜，該奈米碳管絮化膜為將一奈米碳管原料絮化處理獲得之一自支撐之奈米碳管膜。該奈米碳管絮化膜包括相互纏繞且均勻分佈之奈米碳管。奈米碳管之長度大於10微米，優選為200~900微米，從而使奈米碳管相互纏繞於一起。該奈米碳管之間通過凡得瓦力相互吸引、分佈，形成網路狀結構。由於該自支撐之奈米碳管絮化膜中大量之奈米 碳管1511通過凡得瓦力相互吸引並相互纏繞，從而使該奈米碳管絮化膜具有特定之形狀，形成一自支撐結構。該奈米碳管絮化膜各向同性。該奈米碳管絮化膜中之奈米碳管為均勻分佈，無規則排列，形成大量之微孔1512結構，微孔1512孔徑約小於10微米。該奈米碳管絮化膜之長度和寬度不限。由在於奈米碳管絮化膜中，奈米碳管相互纏繞，故該奈米碳管絮化膜具有很好之柔韌性，且為一自支撐結構，可彎曲折疊成任意形狀而不破裂。該奈米碳管絮化膜之面積及厚度均不限，厚度為1微米~1毫米，優選為100微米。所述奈米碳管絮化膜之具體結構及其製備方法請參見於2008年11月6日公開之第200844041號台灣專利申請。為節省篇幅，僅引用於此，然所述申請所有技術揭露亦應視為本發明申請技術揭露之一部分。

該奈米碳管膜結構151可為一奈米碳管碾壓膜，該奈米碳管碾壓膜為通過碾壓一奈米碳管陣列獲得之一種具有自支撐性之奈米碳管膜。該奈米碳管碾壓膜包括均勻分佈之奈米碳管1511，奈米碳管1511沿同一方向或不同方向擇優取向排列。該奈米碳管碾壓膜中之奈米碳管相互部分交疊，並通過凡得瓦力相互吸引，緊密結合，使得該奈米碳管膜結構151具有很好之柔韌性，可彎曲折疊成任意形狀而不破裂。且由於奈米碳管碾壓膜中之奈米碳管1511之間通過凡得瓦力相互吸引，緊密結合，使奈米碳管碾壓膜為一自支撐之結構。該奈米碳管碾壓膜中之奈米碳管與形成奈米碳管陣列之生長基底之表面形成一夾角β，其中，β大於等於0度且小於等於15度，該夾角β與施加於奈米碳管陣列上之壓力有關，壓力越大，該夾角越小，優選地，該奈米碳管碾壓膜中之奈米碳管1511平行於該生長基底排列。該奈米碳管碾壓膜為通過碾壓一 奈米碳管陣列獲得，依據碾壓之方式不同，該奈米碳管碾壓膜中之奈米碳管具有不同之排列形式。具體地，奈米碳管1511可無序排列；當沿不同方向碾壓時，奈米碳管1511沿不同方向擇優取向排列；當沿同一方向碾壓時，奈米碳管1511沿一固定方向擇優取向排列。該奈米碳管碾壓膜中奈米碳管1511之長度大於50微米。

該奈米碳管碾壓膜之面積和厚度不限，可根據實際需要選擇。該奈米碳管碾壓膜之面積與奈米碳管陣列之尺寸基本相同。該奈米碳管碾壓膜厚度與奈米碳管陣列之高度以及碾壓之壓力有關，可為1微米~1毫米。可以理解，奈米碳管陣列之高度越大而施加之壓力越小，則製備之奈米碳管碾壓膜之厚度越大；反之，奈米碳管陣列之高度越小而施加之壓力越大，則製備之奈米碳管碾壓膜之厚度越小。該奈米碳管碾壓膜之中之相鄰之奈米碳管1511之間具有一定間隙，從而於奈米碳管碾壓膜中形成複數微孔1512，微孔1512之孔徑約小於10微米。

當奈米碳管1511以一定規則有序排列，於該奈米碳管排列方向上，該奈米碳管膜能夠充分利用奈米碳管軸向具有之較大強度及楊氏模量，從而使該奈米碳管膜沿其中奈米碳管1511之軸向方向具有較大強度及楊氏模量。故，可根據振動膜150需要增加強度及楊氏模量之位置及方向通過改變該奈米碳管膜之設置方向，改變該振動膜150不同方向上之強度及楊氏模量，從而適應不同揚聲器之應用需要。

該無定形碳結構152包括複數無定形碳顆粒1521填充於該奈米碳管膜結構151之微孔中，並於該微孔中均勻分佈，該無定形碳顆粒1521分佈於該複數奈米碳管1511之間之間隙中。進一步地，該 複數無定形碳顆粒1521附著於奈米碳管1511之管壁上或包覆於奈米碳管之部分表面。在本實施例中，該無定形碳結構152進一步包括複數無定形碳顆粒1521設置於該奈米碳管膜結構151兩側，形成兩個無定形碳層。即，該奈米碳管膜結構151被該無定形碳結構152完全包覆，複合於該無定形碳結構152之內部。

該無定形碳顆粒1521與該奈米碳管1511通過凡得瓦力及共價鍵相互結合。具體地，該共價鍵包括於碳-碳原子間形成之sp²或sp³鍵。該無定形碳結構152中之複數無定形碳顆粒1521之間通過共價鍵相互結合，並形成一個整體結構。具體地，該共價鍵包括於碳-碳原子間形成之sp²或sp³鍵。故，從宏觀上看，該無定形碳結構152為海綿狀結構，且將該奈米碳管膜結構151埋設其中。或者說，該複數奈米碳管1511以自支撐之奈米碳管膜結構151之形式設置於該無定形碳結構152中，且該無定形碳結構152與該複數奈米碳管通過凡得瓦力及共價鍵相結合。

該無定形碳顆粒1521為碳素材料中之一種，其外部結構不限，然其內部結構具有和石墨一樣之晶體結構，僅由碳原子六角形環狀平面形成之層狀結構零亂而不規則。該無定形碳顆粒1521包括骨炭、炭黑等。該無定形碳顆粒1521可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、黏膠絲或酚醛纖維等高分子材料中低溫碳化而制得。在本實施例中，該無定形碳顆粒1521通過將該聚丙烯腈纖維於1000左右碳化而制之。進一步之，該層狀奈米碳管複合結構之製備方法包括以下步驟：首先，將一高分子材料配製成溶液之形式並浸潤該奈米碳管膜結構151，該高分子材料與奈米碳管膜結構151中之奈米碳管1511可通過共價鍵及凡得瓦力結合。其次，碳化處理浸 潤有高分子材料溶液之奈米碳管膜結構151，使該高分子材料失去部分氮、氫、氧形成一個無定形碳結構152，並將該奈米碳管膜結構151包埋其中。該無定形碳結構152為一個整體結構，無定形碳結構152中部分無定形碳顆粒1521填充於該奈米碳管膜結構151中；部分無定形碳顆粒1521設置於該奈米碳管膜結構151兩側。

該振動膜包括由複數奈米碳管形成之奈米碳管膜結構及分散於該奈米碳管膜結構中之複數無定形碳顆粒。該奈米碳管以及無定形碳顆粒之密度都較小，故由該奈米碳管及無定形碳顆粒製成之振動膜具有更小之質量。同時，由於奈米碳管本身具有優異之機械性能，故由複數奈米碳管形成之奈米碳管膜結構亦具有優異之機械性能；而該無定形碳顆粒分散於該奈米碳管膜結構中，可增加該層狀奈米碳管複合結構之緻密性及奈米碳管之間之結合力，進一步增加該層狀奈米碳管複合結構之比強度。故，當該振動膜振動時，其由振動所形成之形變、應力以及張力可全部傳遞或者分擔給每一奈米碳管及無定形碳顆粒，使該振動膜具有較好之比強度。進一步地，該奈米碳管以及無定形碳顆粒均為碳素材料，故，該振動膜具有耐腐蝕，耐潮等優點。

請參閱圖6，本發明第二實施例提供一種揚聲器200，其包括一支架210、一磁場系統220、一音圈230、一音圈骨架240、一振動膜250及一定心支片260。該磁場系統220、音圈230、音圈骨架240、振動膜250及定心支片260通過該支架210固定。該音圈230設置於該音圈骨架240一端之外表面且與該音圈骨架240一起收容於該磁場系統220。該振動膜250及定心支片260之一端固定於該支架 210，另一端固定於音圈骨架240上。

該振動膜250由碳素材料製成，該碳素材料包括複數奈米碳管及複數無定形碳顆粒。該複數奈米碳管形成一奈米碳管膜結構，該複數無定形碳顆粒形成一無定形碳結構。該奈米碳管膜結構包括複數奈米碳管線狀結構，該複數奈米碳管線狀結構通過編織等方法形成一面狀之奈米碳管膜結構。該無定形碳結構中之部分無定形碳顆粒分散於該奈米碳管膜結構中。

本發明實施例提供之揚聲器200與第一實施例提供之揚聲器100之結構與工作原理基本相同，其區別在於，該振動膜250中之奈米碳管膜結構由至少一碳奈米線狀結構組成，每一碳奈米線狀結構包括複數奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連且沿該奈米碳管線狀結構軸向有序排列。該奈米碳管膜結構可由一個奈米碳管線狀結構彎折、纏繞、編織構成，或者，亦可由複數奈米碳管線狀結構相互平行設置、交叉設置或編織成一網狀結構。該複數奈米碳管線可相互平行排列組成一束狀結構，或相互扭轉組成一絞線結構。該編織之方法不限，如可通過將該複數奈米碳管線狀結構分成相互垂直之行奈米碳管線狀結構與列奈米碳管線狀結構，再將該行奈米碳管線狀結構與列奈米碳管線狀結構相互編織；請參閱圖7，亦可將該複數奈米碳管線狀結構分成與該定心支片之環形結構之圓弧對應之環形奈米碳管線狀結構與該圓弧直接對應之徑向奈米碳管線狀結構，再將該環形奈米碳管線狀結構與該徑向奈米碳管線狀結構相互編織。該奈米碳管線狀結構可為一單根奈米碳管線，亦可為多根奈米碳管線共同形成之股線。該複數奈米碳管線可相互平行排列組成一束狀結構，或相互扭轉組成一絞線結構。 該奈米碳管線可為非扭轉之奈米碳管線或扭轉之奈米碳管線。

該非扭轉之奈米碳管線為將奈米碳管拉膜通過有機溶劑處理得到。該非扭轉之奈米碳管線包括複數沿奈米碳管線長度方向排列之奈米碳管。具體地，該非扭轉之奈米碳管線包括複數奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連且沿奈米碳管線軸向擇優取向排列。該奈米碳管片段具有任意之長度、厚度、均勻性及形狀。該非扭轉之奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米-100微米。

該扭轉之奈米碳管線為採用一機械力將該奈米碳管拉膜兩端沿相反方向扭轉獲得。該扭轉之奈米碳管線包括複數繞奈米碳管線軸向螺旋排列之奈米碳管。具體地，該扭轉之奈米碳管線包括複數奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連且沿奈米碳管線軸向呈螺旋狀延伸。該奈米碳管片段具有任意之長度、厚度、均勻性及形狀。該扭轉之奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米-100微米。由於該奈米碳管線為採用有機溶劑或機械力處理上述奈米碳管拉膜獲得，該奈米碳管拉膜為自支撐結構，故該奈米碳管線為自支撐結構。另外，該奈米碳管線中相鄰奈米碳管間存在間隙，故該奈米碳管線具有大量微孔，微孔之孔徑約小於10微米。

相對於第一實施例中之揚聲器100，本實施例中之揚聲器200，其振動膜250中之奈米碳管膜結構由複數碳奈米線狀結構形成。由於該碳奈米線狀結構中奈米碳管基本沿該奈米碳管線之長度方向平行或螺旋排列，故，該碳奈米線狀結構於長度方向具有較大強度及楊氏模量。可通過設計該奈米碳管線狀結構之設置方向來增加該方向之強度及楊氏模量。

請參閱圖8，本發明第一實施例提供之一種振動膜之製備方法， 其包括如下步驟。

步驟S101：提供一自支撐之奈米碳管膜結構及一聚合物，該奈米碳管膜結構具有複數微孔。該奈米碳管膜結構包括複數奈米碳管，相鄰之奈米碳管通過凡得瓦力結合並形成複數微孔。該聚合物包括聚丙烯腈、瀝青、黏膠絲及酚醛纖維中之一種或幾種之組合。在本實施例中，該聚合物為聚丙烯腈。

步驟S102：將該聚合物溶解於一溶劑中，形成一聚合物溶液。該溶劑採用易揮發且對該聚合物具有較強溶解能力之溶劑，如四氫呋喃或四氯化碳等。

步驟S103：使該聚合物溶液浸潤該奈米碳管膜結構。由於該奈米碳管膜結構為一自支撐結構，可選擇將該奈米碳管膜結構浸泡於該聚合物溶液之方式使該聚合物浸潤該奈米碳管膜結構。該聚合物溶液浸潤該奈米碳管膜結構後，部分聚合物溶液將滲透到該奈米碳管膜結構之微孔中並與該奈米碳管膜結構中之奈米碳管緊密接觸。

步驟S104：碳化浸潤有聚合物溶液之奈米碳管膜結構以使該聚合物碳化為無定形碳。該碳化溫度於常溫下於500度以下，於高真空下於1000度以下。由於奈米碳管具有良好之耐熱特性，該奈米碳管膜結構於碳化環境下其結構與性能不發生改變。而該聚合物通過碳化，去掉大部分之氮、氫及氧形成無定形碳。其中，滲透到該奈米碳管膜結構之微孔中之部分聚合物溶液形成部分無定形碳填充於該微孔中，浸沒整個奈米碳管膜結構之部分聚合物溶液形成部分無定形碳分佈於該奈米碳管膜結構相對之兩個表面。該無定形碳與奈米碳管之間通過凡得瓦力及共價鍵結合，該共價鍵 包括於碳-碳原子間形成之sp²或sp³鍵。且該複數無定性碳通過共價健結合形成一個具整體結構之無定性碳結構。從而形成一層狀奈米碳管複合結構。

該振動膜之製備過程不需要涉及複雜之化學反應工藝過程，反應條件亦比較溫和。故，該振動膜之製備方法較為簡單，且成本低廉。

請參閱圖9，本發明第二實施例提供之一種振動膜之製備方法，其包括如下步驟。

步驟S201：提供一自支撐之奈米碳管膜結構及一聚合物單體，該奈米碳管膜結構具有複數微孔。該聚合物單體為包含雙鍵、羥基、羧基或環氧基等能夠發生聚合反應之之化合物。在本實施例中，該聚合物單體為聚丙烯，其具有一雙鍵。

步驟S202：溶解該聚合物單體於一溶劑中，形成一聚合物單體溶液。該溶劑採用易揮發且對該聚合物單體具有較強溶解能力之溶劑，如四氫呋喃或四氯化碳等。

步驟S203：使該聚合物單體溶液浸潤該奈米碳管膜結構並使該聚合物單體產生聚合反應，該聚合物單體聚合反應後成為聚合物。該聚合物單體溶液滲透到奈米碳管膜結構之內部，發生聚合反應後，該聚合物單體於溶液中原位聚合生成聚合物，其中，滲透到奈米碳管膜結構內部之聚合物單體溶液原位聚合生成之聚合物亦複合於該奈米碳管膜結構中形成複合結構。在本實施例中，該聚合物單體為聚丙烯，其原位聚合後生成聚丙烯腈。

步驟S204：碳化該奈米碳管膜結構與聚合物之複合結構，以使該 聚合物碳化為無定形碳。

相對於第一實施例提供之振動膜之製備方法，本實施例通過使聚合物單體浸潤於該奈米碳管膜結構且於該奈米碳管膜結構原位聚合之方式，使該聚合物能複合於奈米碳管膜結構中。能夠使該聚合物之選擇範圍更廣，即使該奈米碳管膜結構能夠浸潤有難溶於溶劑之聚合物。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

1511‧‧‧奈米碳管

1512‧‧‧微孔

1521‧‧‧無定形碳顆粒

Claims (22)

1. 一種振動膜，其改進在於，該振動膜為一層狀奈米碳管複合結構，該層狀奈米碳管複合結構包括：一奈米碳管膜結構，該奈米碳管膜結構包括複數奈米碳管，該奈米碳管膜結構具有複數微孔；以及一無定形碳結構，該無定形碳結構包括複數無定形碳顆粒填充於該奈米碳管膜結構之微孔中，該無定形碳結構中之複數無定形碳顆粒與複數該奈米碳管通過凡得瓦力及共價鍵相結合。
2. 如請求項1所述之振動膜，其中，該無定形碳顆粒均勻分佈於該奈米碳管膜結構之微孔中。
3. 如請求項1所述之振動膜，其中，該複數無定形碳顆粒分佈於奈米碳管之管壁上或包覆於奈米碳管之部分表面。
4. 如請求項1所述之振動膜，其中，該無定形碳結構進一步包括複數無定形碳顆粒附著於該奈米碳管膜結構兩側之表面，形成兩個無定形碳層。
5. 如請求項1所述之振動膜，其中，該無定形碳結構中之複數無定形碳顆粒之間通過共價鍵相互結合。
6. 如請求項1所述之振動膜，其中，該無定形碳結構為一海綿狀結構，該奈米碳管膜結構包埋於該無定形碳結構中。
7. 如請求項4或5所述之振動膜，其中，該共價鍵包括碳-碳原子間之sp²或sp³鍵。
8. 如請求項1所述之振動膜，其中，該奈米碳管膜結構為一自支撐結構。
9. 如請求項8所述之振動膜，其中，該奈米碳管膜結構包括複數奈米碳管通過凡得瓦力相互結合。
10. 如請求項8所述之振動膜，其中，該奈米碳管膜結構由至少一奈米碳管線狀結構組成，該奈米碳管線狀結構包括複數奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連且沿該奈米碳管線狀結構軸向有序排列。
11. 如請求項1所述之振動膜，其中，該奈米碳管膜結構包括複數奈米碳管線狀結構。
12. 如請求項11所述之振動膜，其中，該奈米碳管膜結構包括複數奈米碳管線狀結構，該複數奈米碳管線狀結構相互平行設置、交叉設置或編織成網狀結構。
13. 如請求項1所述之振動膜，其中，該奈米碳管膜結構包括至少一奈米碳管膜，該奈米碳管膜包括複數奈米碳管。
14. 如請求項13所述之振動膜，其中，該奈米碳管膜結構包括複數奈米碳管膜層疊設置，相鄰之奈米碳管膜之間通過凡得瓦力結合。
15. 如請求項13所述之振動膜，其中，該奈米碳管膜各向同性，該奈米碳管膜中之複數奈米碳管均勻分佈。
16. 如請求項13所述之振動膜，其中，該奈米碳管膜中之複數奈米碳管基本相互平行且基本平行於該奈米碳管膜表面。
17. 如請求項16所述之振動膜，其中，該複數奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連且基本沿同一方向擇優取向排列。
18. 一種振動膜，其改進在於，該振動膜為一奈米碳管膜結構與複數無定形碳顆粒複合構成之一層狀奈米碳管複合結構，該奈米碳管膜結構由複數奈米碳管形成。
19. 一種振動膜，其改進在於，該振動膜為一層狀奈米碳管複合結構，該層狀奈米碳管複合結構包括一無定形碳結構及複數奈米碳管，該複數奈米碳管以自支撐之奈米碳管膜結構之形式設置於該無定形碳結構中，該無定形碳結構與該複數奈米碳管通過凡得瓦力及共價鍵相結合。
20. 一種振動膜之製備方法，其包括如下步驟：提供一自支撐之奈米碳管膜結構及一聚合物，該奈米碳管膜結構具有複數微孔；將該聚合物溶解於一溶劑中，形成一聚合物溶液；使該聚合物溶液浸潤該奈米碳管膜結構；以及碳化浸潤有聚合物溶液之奈米碳管膜結構以使該聚合物碳化為無定形碳。
21. 一種振動膜之製備方法，其包括如下步驟：提供一自支撐之奈米碳管膜結構及一聚合物單體，該奈米碳管膜結構具有複數微孔；溶解該聚合物單體於一溶劑中，形成一聚合物單體溶液；使該聚合物單體溶液浸潤該奈米碳管膜結構並使該聚合物單體產生聚合反應，該聚合物單體聚合反應後成為聚合物；以及碳化該奈米碳管膜結構與聚合物之複合結構，以使該聚合物碳化為無定形碳。
22. 一種揚聲器，其包括一支架、一磁場系統、一音圈、一音圈骨架、一振動膜及一定心支片，該磁場系統、音圈、音圈骨架、振動膜及定心支片通過該支架固定，該音圈收容於該磁場系統，並設置於該音圈骨架外表面，該振動膜及定心支片之一端固定於該支架，另一端固定於音圈骨架，其改進在於，該振動膜為一層狀奈米碳管複合結構，該層狀奈米碳管複合結構包括一奈米碳管膜結構及一無定形碳結構，該奈米碳管膜結構具有複數微孔，該無定形碳結構包括複數無定形碳填充於該奈米碳管膜結構之微孔中。