JP2011035904A - 振動板及びそれを利用したスピーカー - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、振動板及びそれを利用したスピーカーに関し、特にカーボンナノチューブを利用した振動板及びそれを利用したスピーカーに関するものである。
【解決手段】本発明の振動板は、基材と、少なくとも一つの強化体と、を備えている。前記強化体は前記基材と複合されている。前記強化体は、少なくとも一つの、自立構造を有するカーボンナノチューブ構造体を含む。本発明のスピーカーは、磁気ギャップを有する磁気ユニットと、該磁気ギャップに設置されたボビンと、該ボビンに巻き付いた音声コイルと、前記ボビンの一つ内縁に固定された振動板と、を備えている。前記振動板は基材と、少なくとも一つの強化体と、を備えている。前記強化体は前記基材と複合されている。前記強化体は、少なくとも一つの、自立構造を有するカーボンナノチューブ構造体を含む。
【選択図】図１
Description
本発明は、振動板及びそれを利用したスピーカーに関し、特にカーボンナノチューブを利用した振動板及びそれを利用したスピーカーに関するものである。
スピーカーは電気音響変換器として、電気信号を音に変換することができる。動作原理により、スピーカーは、ダイナミックスピーカー、マグネティックスピーカー、静電気スピーカー、圧電スピーカーなどの多種に分類される。前記多種のスピーカーは、全て機械的振動によって音波を生じ、即ち、電気―機械力―音の変換を実現する。ここで、ダイナミックスピーカーが広く利用されている。
従来のスピーカーにおいて、ボイスコイルには振動板が直結して、この振動板が一緒に振動することで音声信号と等しい波形の音が空気中に放射される。スピーカーの音量は、スピーカーに入力された電気信号のパワー及び該電気信号を音に転換する効率に関係がある。しかし、前記スピーカーに入力した電気信号のパワーが大きすぎると、前記振動板は変形又は損傷する可能がある。従って、振動板の強靭性及びヤング率は、スピーカーの定格出力に関係する。即ち、スピーカーの定格出力は、振動板の変形又は損傷を発生させない程度まで、前記スピーカーに入力される最大のパワーである。前記振動板の単位あたりの重量が小さければ、該振動板を振動させるためのエネルギーは小さく、前記スピーカーのエネルギー転換効率は高く、前記スピーカーの出力音量は大きくなる。
しかし、従来のスピーカーの振動板はポリマー、金属、セラミック又は紙からなる。ポリマー又は紙からなる振動板の強靭性及びヤング率は、非常に低く、金属又はセラミックからなる振動板の重量は大きいので、前記振動板を利用したスピーカーの定格出力は低い（例えば、０．３Ｗ〜０．５Ｗ）という問題がある。また、従来の振動板の密度は高いので、スピーカーのエネルギー転換効率が低い。従って、スピーカーの定格出力及びエネルギー転換効率を高めるために、振動板のヤング率及び強靭性を高め、振動板の密度を低減させることが必要となる。
特許文献１では、界面活性剤でカーボンナノチューブを基材（ステアリン酸又は脂肪酸）に分散させて形成した複合材を利用して振動板を製造している。しかし、カーボンナノチューブの比表面積は非常に大きいので、カーボンナノチューブは前記基材に集結しやすい。前記基材に添加したカーボンナノチューブの数量が多くなると、前記カーボンナノチューブの分散が困難となる。また、界面活性剤などの添加剤を利用するので、前記振動板において不純物が多くなる問題がある。また、該振動板の所定の場所だけ、カーボンナノチューブを設置することが難しい。
本発明は、前記課題を解決するために、高い強靭性及びヤング率を有する振動板及びこれを利用したスピーカーを提供する。
本発明の振動板は、基材と、少なくとも一つの強化体と、を備えている。前記強化体は前記基材と複合されている。前記強化体は、少なくとも一つの、自立構造を有するカーボンナノチューブ構造体を含む。
前記カーボンナノチューブ構造体は複数の孔を有する。前記基材は前記カーボンナノチューブ構造体の複数の孔に浸入している。
本発明のスピーカーは、磁気ギャップを有する磁気ユニットと、該磁気ギャップに設置されたボビンと、該ボビンに巻き付いた音声コイルと、前記ボビンの一つ内縁に固定された振動板と、を備えている。前記振動板は基材と、少なくとも一つの強化体と、を備えている。前記強化体は前記基材と複合されている。前記強化体は、少なくとも一つの、自立構造を有するカーボンナノチューブ構造体を含む。
従来の技術と比べて、本発明の振動板は次の優れた点がある。第一に、カーボンナノチューブは高い強靭性、ヤング率及び小さい密度を有するので、カーボンナノチューブを利用した振動板の強靭性及びヤング率が高い。第二に、本発明の振動板に利用したカーボンナノチューブ構造体は、自立構造を有し、該カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが均一に分散し、分子間力で接続されているので、該振動板の強靭性及びヤング率が高い。また、前記カーボンナノチューブ構造体を前記振動板の任意の場所に設置することができる。第三に、前記カーボンナノチューブ構造体においてカーボンナノチューブは分子間力で接続されているので、前記カーボンナノチューブ構造体を振動板の基材と複合させた後でも、前記カーボンナノチューブ構造体のカーボンナノチューブの配列状態を保持することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（実施例１）
図１を参照すると、本実施例の振動板１０は、基材１４と、少なくとも一つの強化体１２と、を含む。前記強化体１２は複数のカーボンナノチューブを含む。前記複数のカーボンナノチューブは分子間力で接続され、複数の孔を有するネット状構造体を形成する。前記基材１４は、前記強化体１２の複数の孔に染み込んで、前記強化体１２と複合構造体（図示せず）を形成する。前記強化体１２の表面は前記基材１４で被覆され、又は前記強化体１２は前記基材１４の中に埋め込まれている。前記強化体１２の一部が、前記基材１４の中から露出されてもよい。前記振動板１０は複数の前記強化体１２を含む場合、該複数の前記強化体１２は隙間なく並列され、又は隣接する前記強化体１２は所定の距離で分離されている。前記振動板１０の形状は、長方形、楕円形、円形、三角形などの形状に形成されている。
図１を参照すると、本実施例の振動板１０は、基材１４と、少なくとも一つの強化体１２と、を含む。前記強化体１２は複数のカーボンナノチューブを含む。前記複数のカーボンナノチューブは分子間力で接続され、複数の孔を有するネット状構造体を形成する。前記基材１４は、前記強化体１２の複数の孔に染み込んで、前記強化体１２と複合構造体（図示せず）を形成する。前記強化体１２の表面は前記基材１４で被覆され、又は前記強化体１２は前記基材１４の中に埋め込まれている。前記強化体１２の一部が、前記基材１４の中から露出されてもよい。前記振動板１０は複数の前記強化体１２を含む場合、該複数の前記強化体１２は隙間なく並列され、又は隣接する前記強化体１２は所定の距離で分離されている。前記振動板１０の形状は、長方形、楕円形、円形、三角形などの形状に形成されている。
前記基材は、金属、ダイヤモンド、セラミック、紙、セルロース、ポリマー（例えば、ポリプロピレン、テレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエーテルスルホン膜（ＰＥＳ））のいずれか一種からなる。
前記強化体１２は、複数のカーボンナノチューブを含む自立構造を有するものである。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記強化体を独立して利用することができるという形態のことである。すなわち、前記強化体を対向する両側から支持して、前記強化体の構造を変化させずに、前記強化体を懸架させることができることを意味する。前記強化体１２には、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分散されている。前記複数のカーボンナノチューブは分子間力で接続されて、ネット状の構造体に形成されている。エッチング又は切断の方法により、前記強化体１２をパターン化させることができる。
前記強化体１２には、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配置されている。前記複数のカーボンナノチューブが配向せずに配置されている場合、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。前記複数のカーボンナノチューブが配向している場合、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。前記強化体１２の厚さは０．５ｎｍ〜１ｍｍに設けられている。本実施例において、前記強化体１２は、平板型又は線形のカーボンナノチューブ構造体である。該カーボンナノチューブ構造体は自立構造を有し、配向して配列された複数のカーボンナノチューブを含む。
本発明のカーボンナノチューブ構造体としては、以下の（一）〜（五）のものが挙げられる。
（一）ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムはドローン構造カーボンナノチューブフィルム（ｄｒａｗｎ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で長さ方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、カーボンナノチューブアレイを提供する第一ステップと、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす第二ステップと、を含む。
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムはドローン構造カーボンナノチューブフィルム（ｄｒａｗｎ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で長さ方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、カーボンナノチューブアレイを提供する第一ステップと、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす第二ステップと、を含む。
二枚以上の前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムを積層させることにより、多孔のカーボンナノチューブ構造体を形成することができる。該多孔のカーボンナノチューブ構造体において、各々の孔の直径は、１０μｍより小さい。且つ、複数の前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムを積層させることにより、カーボンナノチューブ構造体の強靭性を高める。
（二）超長構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは超長構造カーボンナノチューブフィルム（ｕｌｔｒａ−ｌｏｎｇ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、ほぼ同じ長さを有する複数のカーボンナノチューブを含む。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、前記複数のカーボンナノチューブは、同じ方向に沿って、均一に並列されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１ｃｍ以上であり、１ｃｍ〜３０ｃｍであることが好ましい。さらに、各々の前記カーボンナノチューブに結節がない。
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは超長構造カーボンナノチューブフィルム（ｕｌｔｒａ−ｌｏｎｇ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、ほぼ同じ長さを有する複数のカーボンナノチューブを含む。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、前記複数のカーボンナノチューブは、同じ方向に沿って、均一に並列されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１ｃｍ以上であり、１ｃｍ〜３０ｃｍであることが好ましい。さらに、各々の前記カーボンナノチューブに結節がない。
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、反応容器を備えた成長装置を提供する第一ステップと、一つの表面に触媒層を有する第二基板、及び第一基板を前記成長装置の反応容器の中に設置する第二ステップと、カーボンを含むガスを前記成長装置の中に導入して、前記第二基板にカーボンナノチューブを成長させる第三ステップと、前記カーボンを含むガスの導入を止めて、前記カーボンナノチューブの大部分を前記第一基板に付着させる第四ステップと、触媒を有する新たな第二基板を、前記カーボンナノチューブが成長された第二基板に替えて、前記成長装置の中に設置する第五ステップと、を含む。詳しい説明は、特願２００９−７００５号に掲載されている。
（三）プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム（ｐｒｅｓｓｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム（ｐｒｅｓｓｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
(四)綿毛構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは綿毛構造カーボンナノチューブフィルム（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１００ｎｍ以上であり、１００ｎｍ〜１０ｃｍであることが好ましい。
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは綿毛構造カーボンナノチューブフィルム（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１００ｎｍ以上であり、１００ｎｍ〜１０ｃｍであることが好ましい。
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、カーボンナノチューブ原料（綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの素になるカーボンナノチューブ）を提供する第一ステップと、前記カーボンナノチューブ原料を溶剤に浸漬し、該カーボンナノチューブ原料を処理して、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を形成する第二ステップと、を含む。
（五）カーボンナノチューブワイヤ
前記カーボンナノチューブ構造体は少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤを含む。前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ（非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ）は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメントを含む。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。また、前記カーボンナノチューブワイヤをねじり、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。前記カーボンナノチューブ構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなる。
前記カーボンナノチューブ構造体は少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤを含む。前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ（非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ）は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメントを含む。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。また、前記カーボンナノチューブワイヤをねじり、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。前記カーボンナノチューブ構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなる。
前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、カーボンナノチューブアレイから引き出すことにより形成されるカーボンナノチューブフィルムを利用する。前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、次の三種がある。第一種では、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブフィルムを所定の幅で切断し、カーボンナノチューブワイヤを形成する。第二種では、前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させて、前記カーボンナノチューブフィルムを収縮させてカーボンナノチューブワイヤを形成することができる。第三種では、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工（例えば、紡糸工程）してねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。
前記カーボンナノチューブ構造体の光透過性は、９０％程度の優れた光透過性を有するので、前記透明なカーボンナノチューブ構造体を透明な基材１４に複合させることにより、透明な振動板を製造することができる。さらに、前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列する場合、前記カーボンナノチューブの配列方向に沿って、高い強靭性及びヤング率を形成することができる。従って、前記振動板１０の強靭性及びヤング率を高めるために、カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブを同じ方向に沿って配列させることが好ましい。
第一例は図２に示されるように、前記強化体１２のカーボンナノチューブ構造体が、少なくとも二枚のカーボンナノチューブフィルム１２２を含み、該少なくとも二枚のカーボンナノチューブフィルム１２２は積層され、又は隙間なく並列されている。前記強化体１２は、前記基材１４の中に埋め込まれている。
第二例は図３に示されるように、前記強化体１２において、複数の線状カーボンナノチューブ構造体１２０は円環形に囲まれ、前記基材１４の中に埋め込まれている。即ち、円環形に形成した複数の線状カーボンナノチューブ構造体１２０は、前記基材１４と同心円の状態に形成されている。
第三例は図４に示されるように、前記振動板１０において、前記複数の線状カーボンナノチューブ構造体１２０は放射状で配列され、前記基材１４の中に埋め込まれている。前記放射状の複数の線状カーボンナノチューブ構造体１２０の中心は、前記基材１４の中心である。前記線状カーボンナノチューブ構造体１２０は湾曲して設置することができる。
第四例は図５〜７に示されるように、前記強化体１２は複数の線状カーボンナノチューブ構造体１２０を含み、前記複数の線状カーボンナノチューブ構造体１２０は平行に並列され、又は交叉して織られ、又はねじれ状とされることができる。且つ、前記複数の線状カーボンナノチューブ構造体１２０は、前記基材１４の中に埋め込まれている。
（実施例２）
図８〜１２を参照すると、本実施例の強化体２２は、カーボンナノチューブ構造体１２０及び強化素子２６０を含む。前記カーボンナノチューブ構造体１２０及び強化素子２６０は、結合又は複合されて、複合強化体に形成されている。前記カーボンナノチューブ構造体１２０は、実施例１のカーボンナノチューブ構造体と同じである。前記強化素子２６０は、線状又は平板状である。前記強化素子２６０は線状である場合、前記強化素子２６０は綿線（ｃｏｔｔｏｎ ｗｉｒｅ）、ファイバー、ポリマーワイヤ、金属ワイヤのいずれか一種である。前記強化素子２６０は平板状である場合、ポリマー膜、織物、カーボンファイバー膜、紙のいずれか一種である。
図８〜１２を参照すると、本実施例の強化体２２は、カーボンナノチューブ構造体１２０及び強化素子２６０を含む。前記カーボンナノチューブ構造体１２０及び強化素子２６０は、結合又は複合されて、複合強化体に形成されている。前記カーボンナノチューブ構造体１２０は、実施例１のカーボンナノチューブ構造体と同じである。前記強化素子２６０は、線状又は平板状である。前記強化素子２６０は線状である場合、前記強化素子２６０は綿線（ｃｏｔｔｏｎ ｗｉｒｅ）、ファイバー、ポリマーワイヤ、金属ワイヤのいずれか一種である。前記強化素子２６０は平板状である場合、ポリマー膜、織物、カーボンファイバー膜、紙のいずれか一種である。
本実施例において、前記振動板２０は、複数の線状カーボンナノチューブ構造体１２０と、複数の線状強化素子２６０と、を含む。前記複数の線状カーボンナノチューブ構造体１２０及び複数の線状強化素子２６０は、平行に並列され、又は交叉して織られ、又はねじれ状とされる。且つ、前記複数の線状カーボンナノチューブ構造体１２０及び複数の線状強化素子２６０は、基材２４の中に埋め込まれている。
図１１及び１２を参照すると、前記強化体２２は、少なくとも一つの複合ワイヤ２８０を含む。前記複合ワイヤ２８０は、少なくとも一本の線状カーボンナノチューブ構造体１２０と、少なくとも一本の線状強化素子２６０と、を含む。前記線状カーボンナノチューブ構造体１２０及び前記線状強化素子２６０は、平行に配列して非ねじれ状の複合ワイヤ２８０に形成され、又はねじれ状とされてねじれ状の複合ワイヤ２８０に形成される。前記複合ワイヤ２８０を前記基材２４の中に設置する方法は、実施例１の線状カーボンナノチューブ構造体１２０の設置方法と同じである。
（実施例３）
本実施例と実施例２との異なる点は、実施例２のカーボンナノチューブ構造体の代わり、本実施例の強化体（図示せず）はカーボンナノチューブ複合体を含む。該カーボンナノチューブ複合体は、カーボンナノチューブ構造体及び複合材料からなる。該カーボンナノチューブ構造体は、実施例１のカーボンナノチューブ構造体と同じである。
本実施例と実施例２との異なる点は、実施例２のカーボンナノチューブ構造体の代わり、本実施例の強化体（図示せず）はカーボンナノチューブ複合体を含む。該カーボンナノチューブ複合体は、カーボンナノチューブ構造体及び複合材料からなる。該カーボンナノチューブ構造体は、実施例１のカーボンナノチューブ構造体と同じである。
図１３を参照すると、前記カーボンナノチューブ複合体において、各々のカーボンナノチューブ１４５は、コーティング層１４７で被覆されている。該コーティング層１４７は、金属（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ）、ダイヤモンド、炭化ホウ素、セラミックのいずれか一種又は多種からなる。前記コーティング層１４７の厚さは１ｎｍ〜１００ｎｍである。本実施例において、前記コーティング層１４７の厚さは２０ｎｍである。前記コーティング層１４７は、ＰＶＤ、ＣＶＤ又は蒸着などのいずれか一種の方法により、前記カーボンナノチューブ構造体の表面に、前記コーティング層１４７の材料を堆積させて形成される。
（実施例４）
前記振動板の製造方法は、複数のカーボンナノチューブを有する強化体及び基材の前駆体を提供するステップＳ１００と、前記強化体及び前記基材の前駆体を複合させるステップＳ２００と、を含む。
前記振動板の製造方法は、複数のカーボンナノチューブを有する強化体及び基材の前駆体を提供するステップＳ１００と、前記強化体及び前記基材の前駆体を複合させるステップＳ２００と、を含む。
前記ステップＳ１００において、前記強化体は、少なくとも一枚の前記カーボンナノチューブフィルム、少なくとも一本の前記線状カーボンナノチューブ構造体又は少なくとも一つの前記カーボンナノチューブ複合体を含む。前記基材の前駆体は、熱可塑性ポリマー又は熱硬化性ポリマーの前駆体である。
前記ステップＳ２００において、前記基材の前駆体より、前記振動板の基材を形成する。前記基材の前駆体は、液体又は気体である。前記基材の前駆体を固化させ、又は化学反応させて、振動板の基材を製造することができる。
前記基材の前駆体は液体である場合、前記ステップＳ２００は、前記強化体を前記基材の前駆体に浸漬させるステップＳ２１０と、前記基材の前駆体を固化して、前記強化体と複合された基材を形成するステップＳ２２０と、を含む。前記ステップＳ２１０において、前記基材の前駆体を金型の中に注入して、所定の形状を有する基材を製造することができる。前記ステップＳ２２０において、前記基材の前駆体の単量体に開始剤を加入することにより、前記基材の前駆体の単量体と前記強化体とをインサイチュー重合反応させる。前記基材の前駆体は、液体のポリマーを有機溶剤に混入して形成した溶液であることもできる。この場合、前記有機溶剤を蒸発させることにより、前記基材の前駆体を固化させ、固体のポリマー及び前記強化体の複合物を形成することができる。前記基材の前駆体が熱可塑性ポリマーである場合、溶融の熱可塑性ポリマーを冷却させることにより、固体のポリマー及び前記強化体の複合物を形成することができる。
前記基材が金属からなる場合、前記基材の前駆体は溶融の金属である。この場合、前記ステップＳ２１０は、真空雰囲気又は不活性ガスの雰囲気において行われる。前記ステップＳ２２０において、前記溶融の金属を冷却させて固体の金属及び前記強化体の複合物を形成する。
前記基材がセラミックからなる場合、前記基材の前駆体は無機非金属酸化材料のスラリーである。この場合、前記ステップＳ２２０において、前記無機非金属酸化材料のスラリーを真空又は不活性ガスの雰囲気において焼いて、セラミックを前記強化体と複合させる。
前記基材がセルロース又は紙からなる場合、前記基材の前駆体はセルロース又は紙のパルプである。この場合、前記ステップＳ２２０において、前記セルロース又は紙のパルプを脱水させる。
前記基材の前駆体がガスである場合、前記ステップＳ２００は、前記強化体を前記基材の前駆体ガスに設置するステップＳ２１２と、前記基材の前駆体ガスを堆積させて、前記強化体と複合された基材を形成するステップＳ２２２と、を含む。
前記強化体は複数の孔を含むので、前記前駆体ガスは前記複数の孔を透過して前記強化体の中に浸入できる。これにより、前記前駆体ガスを前記強化体における各々のカーボンナノチューブの表面に堆積させることができる。
前記基材の前駆体が固体である場合、前記ステップＳ２００は、前記強化体の一つ表面に一つの前記基材の前駆体を設置し、前記強化体のもう一つ表面にもう一つの前記基材の前駆体を設置するステップＳ２１４と、前記強化体及び前記基材の前駆体をプレスして前記基材及び前記強化体の複合物を形成するステップＳ２２４と、を含む。前記強化体及び前記基材の前駆体をプレスすると、前記基材の前駆体は、前記強化体の複数の孔から前記強化体の中に浸入できる。
前記ステップＳ２００の後、所定の形状及び寸法によって、前記振動板を切ることができる。前記強化体において、カーボンナノチューブが均一に分散され、分子間力で接続されているので、前記強化体及び前記基材を複合させる時、前記カーボンナノチューブの配列方向及び位置は変わり難い。即ち、前記強化体及び前記基材を複合させた後、前記カーボンナノチューブは最初の配列方向及び位置を保持できる。従って、前記振動板の所定の位置に前記強化体を設置することが簡単である。これにより、前記振動板における前記強化体のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列された状態を保持することができる。
（実施例５）
図１４及び１５を参照すると、前記実施例１〜３の振動板を利用したスピーカー４０は、フレーム４０２と、磁気ユニット４０４と、音声コイル４０６と、ボビン４０８と、振動板４１０と、ダンパー４１２と、を含む。前記フレーム４０２は、前記磁気ユニット４０４の一側に固定されている。前記音声コイル４０６は前記ボビン４０８に巻き付いて、前記磁気ユニット４０４の中に収容されている。前記振動板４１０の一つ外縁は、前記フレーム４０２の一つ内縁に固定され、前記振動板４１０の一つ内縁は前記ボビン４０８の一つ外縁に固定されている。前記振動板４１０は、前記磁気ユニット４０４の磁気ギャップ４２４に嵌め込まれている。
図１４及び１５を参照すると、前記実施例１〜３の振動板を利用したスピーカー４０は、フレーム４０２と、磁気ユニット４０４と、音声コイル４０６と、ボビン４０８と、振動板４１０と、ダンパー４１２と、を含む。前記フレーム４０２は、前記磁気ユニット４０４の一側に固定されている。前記音声コイル４０６は前記ボビン４０８に巻き付いて、前記磁気ユニット４０４の中に収容されている。前記振動板４１０の一つ外縁は、前記フレーム４０２の一つ内縁に固定され、前記振動板４１０の一つ内縁は前記ボビン４０８の一つ外縁に固定されている。前記振動板４１０は、前記磁気ユニット４０４の磁気ギャップ４２４に嵌め込まれている。
前記磁気ユニット４０４は、中心柱４２２が固定された第一平板４１６と、第二平板４１８と、マグネット４２０と、を含む。前記マグネット４２０は、前記第一平板４１６及び第二平板４１８の間に挟まれている。前記第二平板４１８及びマグネット４２０は円環状である。前記中心柱４２２は、前記第二平板４１８及びマグネット４２０の中心に挿し込んでいる。
前記フレーム４０２は、その一つ端部に開口が形成された錐台であり、中空孔及び底部４１４を有する。前記中空孔４１５には、前記振動板４１０及びダンパー４１２が内蔵されている。前記底部４１４は、中心孔４１３を有する。前記中心柱４２２は、前記底部４１４の中心孔４１３に挿し込まれている。前記フレーム４０２の底部４１４は、前記磁気ユニット４０４に固定されている。
前記音声コイル４０６は、前記スピーカー４０を駆動する素子として、前記ボビン４０８に巻きつけられている。前記音声コイル４０６に電気信号を入力すると、前記音声コイル４０６によって磁界を発生できる。前記音声コイル４０６で生じた磁界及び前記磁気ユニット４０４の相互作用により、前記音声コイル４０６を振動させる。
前記ボビン４０８は軽い中空の構造体である。前記中心柱４２２は、前記ボビン４０８と所定の距離で離れるように、前記ボビン４０８の中空部に設置されている。前記音声コイル４０６が振動するとき、前記ボビン４０８及び振動板４１０は同時に振動され、音を発生する。
前記振動板４１０は、前記スピーカー４０の発声素子として設置されている。大寸法のスピーカー４０に応用する場合、前記振動板４１０は錐体に形成されている。小寸法のスピーカー４０に応用する場合、前記振動板４１０は、平板状の円形又は長方形に形成されている。
前記ダンパー４１２は環状であり、機械的に前記振動板に係止されている。前記ダンパー４１２は、前記フレーム４０２及びボビン４０８に固定されている。
さらに、前記フレーム４０２に入力端子が外接されている。また、前記振動板及び前記ボビン４０８の接合部を覆うように、カバー（図示せず）を設置することができる。
１０ 振動板
１２ 強化体
１２０ 線状カーボンナノチューブ構造体
１２２ カーボンナノチューブフィルム
１４ 基材
１４５ カーボンナノチューブ
１４７ コーティング層
２０ 振動板
２２ 強化体
２４ 基材
２６０ 強化素子
２８０ 複合ワイヤ
４０ スピーカー
４０２ フレーム
４０４ 磁気ユニット
４０６ 音声コイル
４０８ ボビン
４１０ 振動板
４１２ ダンパー
４１６ 第一平板
４１８ 第二平板
４２０ マグネット
４２２ 中心柱
４２４ 磁気ギャップ
１２ 強化体
１２０ 線状カーボンナノチューブ構造体
１２２ カーボンナノチューブフィルム
１４ 基材
１４５ カーボンナノチューブ
１４７ コーティング層
２０ 振動板
２２ 強化体
２４ 基材
２６０ 強化素子
２８０ 複合ワイヤ
４０ スピーカー
４０２ フレーム
４０４ 磁気ユニット
４０６ 音声コイル
４０８ ボビン
４１０ 振動板
４１２ ダンパー
４１６ 第一平板
４１８ 第二平板
４２０ マグネット
４２２ 中心柱
４２４ 磁気ギャップ
Claims (3)
- 基材と、少なくとも一つの強化体と、を備えており、
前記強化体は前記基材と複合され、
前記強化体は、少なくとも一つの、自立構造を有するカーボンナノチューブ構造体を含むことを特徴とする振動板。 - 前記カーボンナノチューブ構造体は複数の孔を有し、
前記基材は前記カーボンナノチューブ構造体の複数の孔に浸入していることを特徴とする、請求項１に記載の振動板。 - 磁気ギャップを有する磁気ユニットと、該磁気ギャップに設置されたボビンと、該ボビンに巻き付いた音声コイルと、前記ボビンの一つ内縁に固定された振動板と、を備えており、
前記振動板は基材と、少なくとも一つの強化体と、を備え、
前記強化体は前記基材と複合され、
前記強化体は、少なくとも一つの、自立構造を有するカーボンナノチューブ構造体を含むことを特徴とするスピーカー。
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