气凝胶、压电装置及其用途制造方法及图纸

本发明专利技术第一方面提供一种电—声转换器（５），其背面用低频下具有良好声音吸收性能的气凝胶制成的紧密结合的声音吸收剂（７）声阻阻隔。本发明专利技术还提供适合这种用途的气凝胶，它是小颗粒的密聚体，其堆积方式使其中留下能通过声音的间隙。另外　　，本发明专利技术提供适合这种用途的气凝胶，在整个吸音结构的厚度上沿从音源传播声音的主要方向，它包括多层性能梯度变化的材料，或者包括性能连续变化的材料。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及气凝胶、压电装置及其用途。更具体地说，本专利技术涉及由气凝胶制成的新结构，涉及在声音转换器中使用气凝胶作为声阻，涉及使用气凝胶在电动机和转换器中作为传送器，涉及在声音转换器中使用气凝胶作为活塞，涉及使用气凝胶在显示屏单元中作为转换器元件，并涉及压电装置的新结构，它们中部分具有综合定位和控制机理，部分作为打印头装置，部分用作机-电驱动器。气凝胶及其用途常规的凝胶(如明胶)是橡胶状固体物质的混合物，它形成的连续相中分散并夹杂有液体(如水)。结果形成冻胶(即液凝胶)。可将气凝胶描述成胶凝的固/气物质。它基本上是固体的多孔(气囊)材料，该材料中一些合适的固体物质形成连续相，该连续相中(与开孔“气泡”(气囊)不同的孔隙中)夹杂有气体(通常是空气)。浮石是空气在固化的火山岩中形成的细小固态泡沫材料(从技术上讲它是“气囊玻璃”)，它的密度通常小于1(因此飘浮在水中)，在某种程度上它是与气凝胶相似的天然材料，尽管气凝胶的孔隙是无规的并与“气泡”的形状不同。已知有许多合成的、人造的气凝胶。大部分是由二氧化硅制成的，但是也有许多是其它材料(如金属氧化物，各种塑料(如聚氨酯)以及天然和合成的橡胶)制成的。它们通常可如下制得先制得固体和某些合适的液体(如水)的凝胶，随后以液体的表面张力不会破坏凝胶结构这种方式除去液体(当不采用特殊措施时，凝胶干燥常会破坏其结构)。通常，这种方法包括用醇置换凝胶中的液体组分，随后再用液态二氧化碳置换该醇。接着将该凝胶放置在温度和压力高得足以使CO2处于超临界状态(此时它既非液态也非气态)的条件下，在该条件下CO2从凝胶中逸出，留下固体相。超临界流体不具有表面张力，从而在CO2逸出过程中不会破坏固相。因此，其留下的凝胶固相是完整无缺的，并且是相互连接的，并处于高孔隙度状态，即是气凝胶。一般来说，气凝胶是高孔隙度的。它们的孔隙大小通常为5-50纳米，孔隙度为50-99.9％。根据制造材料和制造方法，气凝胶可具有不同的性能。它们可以是轻的(如购自Matsushita的SP-50二氧化硅，其重量稍低于185g/l，而制造这种材料的二氧化硅本身非常重，约2.2kg/l)或者极轻的(如八十年代后期Larry Hubresh，of the Lawrence Livermore National Laboratory，USA制造的二氧化硅材料，其重量约3g/l，即在标准温度及压力下其重量仅为空气密度的三倍，尽管制造这种材料的二氧化硅本身的重量为2.2kg/l)。它们可具有大的或小的孔穴(气囊，或孔隙)，平均直径可从数百纳米至数纳米。它们(例如Berkley Lab(USA)的Microstructured Materials集团制造的二氧化硅气凝胶/过渡金属复合物)可具有磁性，或者至少容易磁化或受磁体影响，或者基本无磁性(与大多数其它物质复合时的情况)。它们可以是不透明的(对可见光)或者是透明的(例如Matsushita制造的SP-50)。在J Phalippou，R Vacher(North Holland Elsevier，1998)编的1997年9月8-10日在法国Montpellier召开的第五届国际气凝胶讨论会的会议录《气凝胶5》(ISA-5)中，详细描述了许多气凝胶及其制造方法。该文献描述的具体气凝胶包括上面提到的气凝胶(Matsushita在369页，Hoechst在24页)和单块的及颗粒状的ICI聚氨酯/聚异氰酸酯气凝胶(36页)，其密度为80-100kg/m3，孔隙大小为11-18纳米。气凝胶作为声音吸收剂本专利技术的一个方面涉及使用气凝胶作为声音转换器中的主要的声阻。声音转换器(以扬声器和话筒为代表)是将电能转化成可听见的声能(或者在话筒的情况下将声能转化成电能)的装置。它们一般是机-电装置；例如，在扬声器的情况下，“传送器”(由施加的磁场驱动的动圈式线圈或磁体)以与要转换的电信号相关的方式驱动振动膜，结果所述振动膜使压力产生变化，形成用电信号表达的声音。扬声器(用于这种声学用途的转换器)通常具有轻质动圈式线圈设计，它可在高至并超过人体听觉(20,000Hz或更高)极限下运行。但是，在运行范围的下端(如低于100Hz)，会产生与转换器机-电性能不相关问题，这种问题是由简单的电声转换器的二极性造成的。因此，由于除了与转换器正面的声辐射(空气压力波动)具有相反的相位以外，转换器背面声辐射名义上与正面声辐射具有相同的振幅，所以基本全方向的背面声辐射会破坏性地干扰正面声辐射，明显损耗有用的输出。这在低频情况下尤成问题，此时包含的波长与转换器的大小相等或更大。这种问题的一种标准解决方法是将转换器放置在密闭扬声器箱(box)的前壁上，从而阻止声音从扬声器箱背面逸出，防止破坏性干扰。然而，常规尺寸(一般较小)的扬声器箱的体积比转换器动作所需的体积没大多少倍，因此在这种密闭扬声器箱中，空气无处逃逸，随着转换器在相当大的距离内前后运动(在低频下如果要产生有效的声能，它必须大范围运动)，扬声器箱中的空气被明显压缩或减压。结果这种密闭的夹杂空气体积成为转换器的容性负载，对于施加至该转换器的给定输出功率，在高动态范围时降低了运动幅度。以致输出的声音非线性并且失真。另一种解决问题的方法着眼于扬声器箱的尺寸。与转换器背面声辐射的波长相比，当该扬声器箱的内部尺寸较小时，刚性的扬声器箱将声音反射回转换器。这种反射的声音与背面声辐射同相，它加载在转换器上，与无扬声器箱的情况相比极大地降低了转换器的运动幅度，从而降低从转换器前面输出的有用声音。另外，密闭的扬声器箱具有较强的共振，在实际扬声器中必须采取措施以降低这种共振。密闭扬声器箱方法的一种变化是加装一个低音反射孔，也就是说，加装声学调整回路，用于在背面声辐射到达转换器正面前，在一个窄的频段中对其倒相。这种方法用于实际扬声器中，但是其缺点在于存在至少一部分与共振有关的成分，已知它会导致严重的相失真。另一种解决背面声辐射问题的方法是所谓无限障板(基本上是简单的大平板，转换器经由该平板固定)，该平板的尺寸与要复现的声音的最低频率的波长相当或更大。此时，背面声辐射在干扰正面声辐射前具有长的路程(沿该平板的边缘)进行倒相，使之不再产生明显失真干扰。但是，这种平板法对低频无实用性，因为在空气中20Hz声音的波长接近50英尺(约15米)，对许多用途这种大小的障板显然是难以使用并且不现实的。本专利技术的第一方面，对具有背面声辐射破坏性地抵消正面声辐射(尤其在低频下，此时从前面到背面的通道长度与空气中的声波长度相当或比它更小)问题的电-声转换器提出一种可行的解决方法。更具体地说，本专利技术提出用紧密结合的声音吸收剂在转换器背面声阻隔断(其方法类似用匹配的电阻阻断电传输线，以避免反射，用大致匹配的声阻阻隔转换器的背面可使大部分背面声辐射被吸收，使之不再对正面声辐射产生破坏性干扰)。再具体地说，本专利技术提出作为声阻的材料是一种已知具有良好低频吸音性的气凝胶。因此，本专利技术的第一方面提供一种电-声转换器，其背面用紧密结合的声音吸收剂声阻隔断，所述声音吸收剂由具有良好低音吸收性能的气凝胶制成。本专利技术提供一种电-声转换器。这种转换器可具有任何所需的形态，并可作任何用途；用作高保真扬声器本文档来自技高网...

【技术保护点】
作为声音吸收剂的气凝胶 一种电－声转换器，其背面用紧密结合的声音吸收剂声阻阻隔，所述吸收剂由在低频具有良好的声音吸收性能的气凝胶制成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼胡利，DH皮尔斯，L佛雷斯特，
申请(专利权)人：一有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]