不同结构石墨烯发声器的声学性能

基于热声效应，对不同结构石墨烯发声器的声学性能进行研究。利用石墨烯发声器的热功率平衡方程推导出三维石墨烯泡沫发声器的近远场声压表达式，将理论计算结果与实验测试值对比，两者吻合良好，验证了理论模型的正确性；并将石墨烯泡沫与二维石墨烯薄膜进行对比，比较了四种不同结构石墨烯发声器的发声效果。结果表明，石墨烯泡沫发声效果最好，其次是铜基底石墨烯薄膜，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底和玻璃基底的石墨烯薄膜发声效果较差；在20～10 000 Hz内，施加10 V电压、测距为1 cm的条件下，石墨烯泡沫、铜基底石墨烯薄膜、PET基底石墨烯薄膜和玻璃基底石墨烯薄膜的最大单频声压级分别为59.9、53.5、47.8和38.9 dB。铜基底石墨烯薄膜和石墨烯泡沫有一倍频声压产生。针对一倍频声压现象，测试铜基底石墨烯薄膜和石墨烯泡沫的振动加速度。结果表明，一倍频声压的产生与石墨烯发声器的振动有关，一倍频声压随着输入电压幅度和频率的升高而增大。该研究结果对石墨烯发声器的设计和应用具有参考价值。