新的发声元件-碳纳米材料

我们通常谈论的可听声波是机械振动在空气中的传播产生的疏密波；由此导致空气的压强出现局部的波动。由于这种波动，将导致空气的温度在局部出现变化（一般也称声波在空气中传播的为绝热压缩波）。

传统的发声器件，不论是动圈式扬声器还是压电式扬声器，或者是电容-静电式扬声器；均通过直接压缩/扩张空气来激发前述的机械振动波，并在空气中按照不断扩散的压缩/膨胀波传播。

其实借助加热/冷却空气产生的空气局部温度波动，也可以使得空气出现局部的膨胀或压缩，从而获得类似的机械波动，经空气传导扩散而形成声波。一个极端的例子是核爆炸，通过瞬间加热空气产生巨大的冲击波。

尽管从原理上，通过改变空气的温度可以实现声波；但是在实际应用中，大家几乎没有见到这样的发声元件。原因在于大部分用于加热空气/或者改变空气温度的元件其自身的热容极大，无法在短时间内实现快速的温度变化；因此也就无法输出较高频率的声波（需要在1秒内数百次或上千次改变温度）。

这一点，在CNT（碳纳米管）材料的诞生后被改变。CNT材料具有非常好的导热性和极低的热容；其具备的导电性使得通过电流（甚至是无线电波）加热CNT材料成为可能。

CNT材料的微观结构如下图所示：

将多束CNT材料排列后，可以如织布一样，形成丝网状结构，如下图：

在两侧加上电压信号（交流），即可通过加热（温度变化与电压成比例）空气实现声波辐射。

已经在实验室中完成的样品经测试的曲线如下图所示：

目前，清华大学的研究者们正在积极研发和拓展这种新材料的声学应用；可以预见，在不久的将来，声学器件大家族中会增添这一重要的新成员。