(57)【要約】電気信号を機械的シグナルに変換して、音響を発生させる音響振動板がここに開示される。この音響振動板は、強化剤として、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを含む。好ましくは、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、音響振動板の内部に介在または分散されるか、音響振動板の表面にコーティングされる。このような振動板は、弾性率、内部損失、強度、及び密度において優れた物性を有しているため、広い周波数帯域だけではなく、特定周波数帯域でも優れた音質と高い出力を実現することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を機械的シグナルに変換し音響を発生させる音響振動板であって、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを強化剤として含むことを特徴とする音響振動板。
【請求項２】
前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、前記音響振動板の内部に介在、または分散され、強化剤として作用することを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
【請求項３】
前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、前記音響振動板の表面にコーティングされ、強化剤として作用することを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
【請求項４】
前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、前記音響振動版の中心部にコーティングされることを特徴とする請求項３に記載の音響振動板。
【請求項５】
前記音響振動板は、高分子物質を主材料とすることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
【請求項６】
前記高分子物質は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエテールイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはこれらの混合物からなることを特徴とする請求項５に記載の音響振動板。
【請求項７】
前記音響振動板は、パルプ及びその混合物に、主材料として繊維を加えたものからなることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
【請求項８】
前記音響振動板は、アルミニウム、チタニウム、ベリリウム等の金属系材料を主材料とすることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
【請求項９】
前記音響振動板は、セラミック材料を主材料とすることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
【請求項１０】
前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、単一壁炭素ナノチューブ、多重壁炭素ナノチューブ、ＧＮＦ（グラファイト・ナノファイバー）またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
【請求項１１】
前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、一直線型、螺旋型、分岐型またはこれらの混合形態から選択された形式であるか、または、異なる形状を有する前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーの混合物であることを特徴とする請求項１０に記載の音響振動板。
【請求項１２】
前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、Ｈ、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ等の成分と遷移金属或いは遷移金属化合物、アルカリ金属の内、少なくとも１つ以上を含んでいることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の音響振動板。
【請求項１３】
前記音響振動板は、前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを分散するために界面活性剤、ステアリン酸または脂肪酸を含むことを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
【請求項１４】
前記音響振動板は、前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーが、０．１〜５０重量％含まれていることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
【請求項１５】
前記音響振動板は、前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーが、０．１〜３０重量％含まれていることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
【請求項１６】
前記音響振動板は、前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーが、０．１〜２０重量％含まれていることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６のいずれかに記載の音響振動板を含むスピーカー。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１６のいずれかに記載の音響振動板を含むマイクロスピーカー。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１６のいずれかに記載の音響振動板を含む圧電スピーカー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響振動板及びこれを備えるスピーカーに関するもので、より詳細には炭素ナノチューブ（ＣＮＴｓ）または炭素ナノファイバー（ＧＮＦｓ）を強化剤として含む音響振動板及びこれを備えるスピーカーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スピーカーは、電気的エネルギーを機械的な音エネルギーに変換させる電気部品として電話機、移動通信携帯電話、コンピューター、ＴＶ、カセットデッキ、音響機械、自動車等に広く使われている。
【０００３】
スピーカーシステムは、一般的に振動板、ダンバー、永久磁石、フレーム、インクロージャー等の部品からなり、この中で音質に最も大きな影響を与える要素として振動板を挙げることができる。
【０００４】
振動板は、その前後の空気に圧力を加え縦波を発生させ、これが音波になり我らの耳に聞こえるようになる。振動板の振動方式により音質が大きく変わる。スピーカーに求められる性能は、入力された電気信号を充実に再生することである。低音から高音までのより広い周波数範囲にまで広く、かつ一定音圧の再生音が得られることが好ましい。
【０００５】
スピーカーの周波数特性曲線からみると、最低共振周波数（Ｆａ：低音再生周波数の限界）から高域共振周波数（Ｆｂ：高音再生周波数の実質的な限界）の範囲が広いながらも、音圧が高く凹凸の少ない平らな形態を有することが求められる。
【０００６】
このようなスピーカー特性を実現するためには、振動板には３つの特性が要求される。
先ず、弾性率が大きいことが求められる。高域共振周波数は音速に比例し、音速は弾性率の平方根に比例するため、最低共振周波数が一定であれば、弾性率が大きいほど再生周波数帯域を拡大させることができる。
【０００７】
次に、内部損失が大きいことが求められる。周波数特性グラフの凹凸は振動系において発生する多くの共振が鋭いものによるため、内部損失が大きいと共振のピーク値を平坦にすることができる。即ち、内部損失率が大きい音響振動板を用いたスピーカーは、音響振動板が必要音域のみを振動した後、それ以上の振動をしないため、不必要な雑音や残響が減り、高域のピーク値を低くすることができ、原音そのままを効果的に出力するようになる。
【０００８】
そして、振動板は軽いもの、即ち、質量（または、密度）が小さいことが求められる。一定エネルギーの入力信号からより大きい音圧を得るためには、振動板を含んだ振動系が軽いほどよい。また、縦波伝達速度または音波伝達速度を早くするためには、振動板の材質として軽くヤング率が大きい物質を用いることが好ましい。
【０００９】
このように、弾性率と内部損失が大きくて軽量の素材を振動板の材質として用いることが理想的であるが、このような要求条件は相反関係にある。このため、３つの条件を全て適切に調和させた音響振動板の材料を探すことが音質に優れたスピーカーを製作する基礎となる。
【００１０】
このような物性に関する条件を適切に満たすために、従来から炭素繊維、アラミド繊維のような高い弾性率を有する物質を含む振動板材料と、ポリプロピレンのように内部損失が大きい振動板材料が開発されてきた。
しかし、振動板の弾性率と高めると、内部損失率は減少し密度は増加して、内部損失を増加させると、弾性は減少し密度は増加する傾向がある。
【００１１】
即ち、従来の音響振動板の製造原料として主に使われていた材料は、上記の物性をある程度満たすものであるが、より優れた音質を出力するスピーカーが求められるにつれ、従来より高い弾性率と大きい内部損失を有し、かつ、軽い音響振動板が求められている。
従って、このような物性の相互均衡を維持させることが音響振動板製造の重要な課題となっている。
【００１２】
このような点を考慮し、音響振動板素材としてパルプ、シルク、ポリアミド、ポリプロピレン、ＰＥ、ＰＥＩ、セラミック等の系列が主に使われ、最近では、チタニウム素材も多く使われている。特に、高音部の音質を優れるようにするためにチタニウム素材にダイアモンド形状のカーボンをコーティングして用いたりもする。
【００１３】
一般的にチタニウム系振動板を用いる場合、音のバランスを保たせる高音部において、高音帯域での音圧が低下する反面、ダイアモンドコーティングされたチタニウム振動板は音圧を大きく上昇させる。
【００１４】
例えば、チタニウム製品は、１９ｋＨｚ以上の高音帯域では、音圧が急激に低下する反面、ダイアモンドコーティングされた製品は、チタニウムに比べ寿命が２〜３倍になる特性と排他的な物理的特性により、ビデオカセットレコーダー（ＶＣＲｓ）、ヘットフォン、ステレオ等の家電製品における使用が伸びている傾向をみせている。
【００１５】
しかし、チタニウム素材にダイアモンド状カーボンがコーティングされた振動板の場合、その製造工程が難しい上、値段が高く音質の実現化に優れているにも関わらず、値段に及ぼす原価比率が相対的に高いため、使用が制限されてきた。
【００１６】
また、スピーカーの音質向上のために、振動板の厚さを薄くすると、その強度が低下するために、１０μｍ以上の厚さを有する振動板に対しては強度向上のために、サファイアやダイアモンド形状のカーボンをコーティングして使用するようになる。しかし、振動板の厚さが１０μｍ以下である場合に、サファイアやダイアモンド状のカーボンをコーティングすると、振動板が硬化されるので、所望の音質を実現することができないという問題点が発生する。
【００１７】
一方、従来のマイクロスピーカーは、出力を上げるに従って振動板の動きが大きくなりながら振動板の歪みによる分割振動が大きくなるという問題点がある。これを防ぐために多くの方法が用いられ、例えば、振動板に波形状を導入して振動板を補強し、振動版が壊れないように防止し、あるいは振動板素材の剛性を増加させるために、材質の厚さを厚くする方法も用いられている。
【００１８】
しかし、このような場合には、振動板の歪みや折れは防ぐことができるが、０.５ｗａｔｔ以上の高出力では、返って低音部の振幅を増加させ、タッチ不良と振動（動き）が円滑でなく、最低共振周波数が上がるようになる。これにより、低音域再生が不良になるという問題点がある。
【００１９】
また、振動板の小型化のため、振動板の厚さを薄くすると弾性は増加するが、代わりに強度が低下する。このような問題点を解決するために、振動板にサファイアやダイアモンドのコーティングをして強度を増加させているが、振動板の厚さが薄い場合（例えば、１０μｍ以下である場合）には、返って振動板の硬化が起こるという問題点がある。
【００２０】
従って、マイクロスピーカーに超小型で使用することができるように、弾性と強度を向上させた音響振動板が求められている。
さらに、このようなマイクロスピーカーのみではなく、従来の小型・大型のスピーカーと圧電スピーカー（平板型スピーカー）においても、弾性、強度、内部損失の全てが向上した音響振動板が求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、上記のような問題点を解決するためのもので、弾性率と内部損失、強度、質量面において優れた物性を有して、優れた音質を実現することができる炭素ナノチューブを含む音響振動板、及びこれを備えるスピーカーを提供することを目的とする。
【００２２】
また、炭素ナノチューブの分散度が向上され、優れた音質を実現することができる音響振動板及びこれを備えるスピーカーを提供する。
そして、マイクロ、小型、大型等の一般的なスピーカーは無論、圧電スピーカーにも広く用いることができる炭素ナノチューブを含む音響振動板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記のような目的を達成するための一構成として、本発明は、電気信号を機械的シグナルに変換し音響を発生させる音響振動板であって、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを強化剤として含むことを特徴とする音響振動板を提供する。
【００２４】
好ましくは、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、上記音響振動板の内部に介在、または分散され強化剤として作用することができる。
また、好ましくは、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、上記音響振動板の表面にコーティングされ強化剤と作用することができる。
【００２５】
この時、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、上記音響振動板の中心部にコーティングされることができる。
好ましくは、上記音響振動板は高分子物質を主材料とすることができる。
【００２６】
この時、上記高分子物質は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエテールイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはこれらの混合物からなることができる。
【００２７】
また、好ましくは、上記音響振動板は、パルプ及びその混合物に、主材料として繊維を加えたものからなることができる。
また、上記音響振動板は、アルミニウム、チタニウム、ベリリウム等の金属系材料を主材料とすることができる。
【００２８】
そして、上記音響振動板は、各種セラミック材料を主材料とすることもできる。
好ましくは、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、単一壁炭素ナノチューブ、多重壁炭素ナノチューブ、グラファイト・ナノファイバー（ＧＮＦ）またはこれらの混合物であることができる。
【００２９】
また、好ましくは、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、一直線型、螺旋型、分岐型またはこれらの混合形態から選択された形式であるか、または、異なる形状を有する前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーの混合物であることができる。
【００３０】
さらに本発明の好ましい実施形態では、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、Ｈ、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ等の成分と遷移金属或いは遷移金属化合物、アルカリ金属からなる群から選択された、少なくとも１つ以上の材料を含むことができる。
【００３１】
本発明の好ましい別の実施形態では、音響振動板は、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを分散するために、界面活性剤、ステアリン酸または脂肪酸を含むことできる。
【００３２】
本発明の好ましい別の実施形態では、音響振動板のための主材料の重さに基づいて、音響振動版は、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーが、０．１〜５０重量％含まれている。
また、本発明の好ましい別の実施形態では、音響振動板のための主材料の重さに基づいて、音響振動版は、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーが、０．１〜３０重量％含まれている。
さらに本発明の好ましい別の実施形態では、音響振動板のための主材料の重さに基づいて、音響振動版は、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーが、０．１〜２０重量％含まれている。
【００３３】
本発明の好ましい別の実施形態では、上述の音響振動板を含むスピーカーが提供され、このスピーカーは、マイクロスピーカーまたは圧電スピーカー等とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に対してより詳細に説明する。
炭素ナノチューブ（ＣＮＴｓ）は、１つの炭素原子に隣り合う３つの炭素原子が結合されていて、このような炭素原子間の結合により六角環形からなり、これらが蜂の巣構造に配置された六角形リングの平面が丸まって、筒型チューブを形成している。
【００３５】
このような炭素ナノチューブは、直径が数１０Å乃至数１０ｎｍで、その長さは、直径の数十倍から数千倍を超える。炭素ナノチューブの合成に関して多くの研究がされているのは、このような形状学的な特性と化学的結合による優れた熱的、機械的、電気的特性のためである。上記のような特性を用いる場合、既存素材では、技術的限界があった多くの製品を開発することができる上、既に開発されている製品に今までは表れなかった特性を与えることができると期待されている。
【００３６】
特に、高分子物質と複合構造を成す場合、引張強度は、無論、電気的特性、化学的特性等を所望の性質を極大化することができる。特に、高分子物質の脆弱な性質である引張強度、弾性、電気的特性、耐久性等を向上させるのに、大きく寄与することと期待されている（Erik T. Thostenson,Zhifeng Ren,Tsu−Wei Chou,Composites Science and Technology  61(2001）1899−1912）。
【００３７】
既存の炭素ナノチューブを高分子強化剤として使用した研究者らは、以下のようである。先ず、炭素ナノチューブを強化剤として使用する高分子合成物としては、ポリスチレンに重量比で、１重量％の炭素ナノチューブを添加する場合、引張強度が２５％程度増加し、弾性強度が３６〜４２％で大きく増加することが報告されている。［Qian D,Dickey EC,Andrews R, Rantell T. Applied Physics Letters 2000；76(20)：2868−2870］。
【００３８】
アール.アンドリューズ（R.Andrews）とワイ．チェン（Y.Chen）等は、石油ピッチファイバーに単一壁ナノチューブを強化剤として用いることができることを報告している。これらによると、重量比で１重量％の炭素ナノチューブが強化剤として用いられても、引張強度、弾性係数、電気伝導度が飛躍的に増加することが立証されている。また、５重量％の単一壁ナノチューブを強化剤として用いた場合、９０％の引張強度の向上と、１５０％の弾性係数の増加、３４０％の電気伝導度の増加が報告されている。特に、これらは、石油ピッチの芳香族特性が、ナノチューブの芳香族性質と同一であるため、結合力が優れると予測された［R.Andrews,et al.,Applied Physics Letters 75(1999) 1329−1331］。
【００３９】
以上の研究結果から分かるように、今までの研究結果を参照しても炭素ナノチューブを高分子物質の強化剤として用いると、高分子材料の物理的特性をさらに向上させることができ、向上した特性を用いて振動板を製造すると、既存の高分子物質のみからなる振動板に比べて遥かに優れた性能を発揮する振動板を製造することができる。
【００４０】
本発明において用いられる炭素ナノチューブ（ＣＮＴｓ）は、グラファイトが丸まっているチューブ形態で、炭素の間の強い共有結合により高い機械的強度を有し、高いヤング率と高いアスペクト比により、非常に優れた機械的特性を表す物質である。さらに、炭素ナノチューブ（ＣＮＴｓ）は、炭素から構成されているため、その物質の物性に比べて質量が非常に低い物質である。そのため、他の強化剤による振動板の機械的特性の向上を期待することより、遥かに優れた長所を有しているといえる。
【００４１】
即ち、本発明の音響振動板に用いる炭素ナノチューブ（または炭素ナノファイバー）は、軽くて弾性に優れているため、高周波数で振動させることが可能で、炭素ナノチューブのサイズが小さいか、半径対長さの比（アスペクト比）が大きくても機械的強度が優れており、形態を維持するため、所望の高周波数でも振動することができる。
【００４２】
特に、音響振動板の材料として用いられている各種材料に、炭素ナノチューブを強化剤として含ませる（コーティングさせる）場合には、音響振動板に求められる弾性率、内部損失、密度等の物性を大きく改善することができる。
【００４３】
本発明の音響振動板において、このような炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、振動板材料の内部に介在、または分散されるか、表面にコーティングさせることが可能であれば、振動板の材料は特に、限定されない。
【００４４】
即ち、本発明に用いられる振動板の材料としては、各種パルプ及びこれらに各種繊維を混抄したパルプ系材料と、炭素繊維等の強化繊維系材料と、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエテールイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂系材料と、アルミニウム、チタニウム、ベリリウム等の金属系材料と、各種セラミック材料と、その他振動板材料等が全て含まれることができ、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、このような材料の強化剤として使用される。
【００４５】
また、本発明において用いられる、炭素ナノチューブ（ＣＮＴｓ）または炭素ナノファイバー（ＧＮＦｓ）の種類も特に限定されず、全種類の単一壁炭素ナノチューブ（ＳＷＮＴｓ）、全種類の多重壁炭素ナノチューブ（ＭＷＮＴｓ）、全種類の炭素ナノファイバー（ＧＮＦｓ）及びこれらの混合物または化合物等を用いることができる。炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーの形態においても螺旋型、一直線型、分岐型等の音響振動板の特定の物性を向上させることに求められるナノチューブであれば、特に限定されない。
【００４６】
また、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを音響振動板の強化剤に用いる場合、特定の物性を向上させるか、親和度等を向上させるために炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーにＨ、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌを含ませるか、遷移金属または遷移金属化合物、アルカリ金属の内、少なくとも１つ以上を含ませるか、これらと反応させることもできる。
【００４７】
このように、本発明で用いることができる炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーはアーク放電法、レーザー蒸着法、プラズマ化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、熱化学気相蒸着法、気相合成法等の既存の公知の方法で製造することができる。
【００４８】
一方、音響振動板内に炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバー等の添加剤の均一な分散は、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーが有する特有の物理的特性を示すのに効果的である。
【００４９】
例えば、界面活性剤を含ませることにより、炭素ナノチューブや炭素ナノファイバーがより均一に音響振動板に分布するようにすることができる。この時用いられる界面活性剤は、炭素ナノチューブや炭素ナノファイバーを音響振動板に均一に分布させ、結合力を向上させて物性を良くするものであれば、陽イオン系、陰イオン系、非イオン系等の如何なるものでも特に限定されない。従って、界面活性剤のみではなく、ステアリン酸または脂肪酸等を含ませることもできる。
【００５０】
また、炭素ナノチューブや炭素ナノファイバーを音響振動板の表面にコーティングして強化剤として作用するようにすることもできる。この時、音響振動板の中心部に炭素ナノチューブや炭素ナノファイバーをコーティングして中心部の強度を強化するように構成することもできる。
【００５１】
本発明の音響振動板は、高分子の重量に基づいて、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバー（ＧＮＦ）が、０．１〜５０重量％、好ましくは０．１〜３０重量％、より好ましくは０．１〜２０重量％を含んでいる。
（本発明の形態）
【００５２】
炭素ナノチューブを用いる音響振動板の製造は、一般的に、高分子物質に強化剤としての炭素ナノチューブを分散させることによって達成される。これにより、特別な工程や特殊処理を必要としない。本発明は、以下に続く実施例からより良く理解されるであろう。しかし、これらの例は、本発明の範囲を制限するものとして構成されたものではない。
【００５３】
高分子材料を用いかつ強化剤として炭素ナノチューブを用いて製造された音響振動板の物理的特性、及び高分子材料のみを用いて製造された音響振動板の物理的特性が測定された。そして、強化剤として炭素ナノチューブを用いた場合による高分子材料の物理的特性の変化を評価するために比較された。
【００５４】
振動板として用いる高分子物質に炭素ナノチューブを分散させる方法は、一般的な溶媒を用いて炭素ナノチューブを溶液に分散させた後、高分子物質をこの溶液に溶かして均一に混ぜてから溶液を蒸発させるか、除去して炭素ナノチューブが分散されて強化剤として使用された高分子物質を製造する方法を採択した。
実施例１
【００５５】
ポリプロピレンに炭素ナノチューブが分散され強化剤として用いられた振動板を製造した。用いられた炭素ナノチューブの量は、ポリプロピレンの量に基づき１重量％にした。 炭素ナノチューブは、ＳＷＮＴ（単一壁炭素ナノチューブ）で平均直径１ｎｍ、長さ１μｍを使用した。
【００５６】
先ず、三角フラスコにアセトン１０ｍｌを入れ、ここに、５０ｍｇの炭素ナノチューブを入れ、超音波配合機により均一に混合した。ここに、５ｇのポリプロピレンを少しずつゆっくり入れながら、非常に早い速度で攪拌した。均一な混合のために約３０分間攪拌した。攪拌後、直径２０ｍｍに厚さ約１ｍｍの型に入れた。これを８０℃のオーブンに入れ約一日中維持し、溶媒として用いられたアセトンを蒸発させ、炭素ナノチューブを高分子物質の内部で安定化させた。高分子物質を型から外し炭素ナノチューブが強化剤として用いられたポリプロピレン振動板を製造した。
実施例２
【００５７】
炭素ナノチューブの分散度を高めるために、界面活性剤を用いて炭素ナノチューブを分散させた。界面活性剤を用いたことを除いては全ての条件と含量は実施例１と同一である。
界面活性剤は、ポリオキシエチレン８ラウリル（Polyoxyethylene−８−lauryl）(ＣＨ３−（ＣＨ２)１１（ＯＣＨ２ＣＨ２）７ＯＣＨ２ＣＨ３）、以下、Ｃ１２ＥＯ８と標記）を用いた。  
【００５８】
先ず、三角フラスコにアセトン１０ｍｌを入れ、３５ｍｇのＣ１２ＥＯ８を均一に溶かした。ここに、５０ｍｇの炭素ナノチューブを入れ超音波配合機により均一に混合した。ここに、５ｇのポリプロピレンを少しずつゆっくり入れながら非常に早い速度で攪拌した。均一な混合のために約３０分間攪拌した。 攪拌後、直径２０ｍｍに厚さ約１ｍｍの型に入れた。これを８０℃のオーブンに入れ約一日中維持し、溶媒として用いられたアセトンを蒸発させ、炭素ナノチューブを高分子物質の内部で安定化させた。高分子物質を型から外し、炭素ナノチューブが強化剤として用いられたポリプロピレン振動板を製造した。
【００５９】
電子顕微鏡で観察した結果、界面活性剤を用いて炭素ナノチューブを分散させた方が遥かに均一に分布された。
【００６０】
以下、全てのサンプルを製造する時、実施例２に従って界面活性剤を用い、炭素ナノチューブの含量と高分子物質による弾性率の増加は、下の表１の通りである。弾性率の増加基準は、同じ高分子物質の炭素ナノチューブを用いなかったサンプルに対する資料である。
【００６１】
ここで、用いられたＳＷＮＴ（single wall nanotube）は平均直径１ｎｍ、長さ１μｍを使用し、炭素ナノファイバー（ＧＮＦs）は平均直径10ｎｍ、長さ1μｍのへリンボン形態（herringbone type）を使用した。
【００６２】
下記の表１で、ＰＥはポリエチレン、ＰＰはポリプロピレン(polypropylene)、ＰＥＩはポリエテールイミド、ＰＥＴはポリエチレンテレフタレートである。
【表１】
2009512327.tif 000003
【００６３】
実験結果、ＳＷＮＴを強化剤として用いた場合より、ＧＮＦを用いた場合の弾性率の増加がさらに高く表れた。これは、高分子物質とＧＮＦの親和力が、より大きくて強く結合するためであると判断される。全体的に炭素ナノチューブを強化剤として用いると、振動板の弾性率は急激に増加することが分かる。
【００６４】
また、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、炭素間の強い共有結合により高い機械的強度を有し、高いヤング率を有して、比重が高分子物質に比べ非常に小さいため、振動板に用いられる場合、全体的な強度は向上させながら、重さを減らすことができるので、優れた音質を実現することができるようになる。このように、音響振動板の材料として用いられている各種物質、特に高分子物質に炭素ナノチューブを強化剤として含ませる（コーティングさせる）場合には、音響振動板に求められる弾性率、内部損失、密度等の物性を大きく改善することができる。
【００６５】
従って、強化剤として炭素ナノチューブの種類、量、分散させる方法、分散剤（例、界面活性剤）の種類等を適当に調節すると、炭素ナノチューブを用いて最適の振動板を製造することができるようになる。
【００６６】
図面を参照して本発明による音響振動板が適用できるスピーカーについて説明する。
一般的に音響再生機（スピーカー）は大きく、ホーンスピーカーと、コンポーネントシステムのようなハイファイオーディオシステムに用いられ、一定の周波数帯域をカバーするウーファー、ミッドレンジ及びツイータ等からなるシステムスピーカーと、１つのユニットで全周波数帯域をカバーする一般スピーカーと、超小型キャムコーダー、ウォークマン、ＰＤＡ、ノート型コンピューター、移動通信端末機、ヘットフォン、携帯電話、電話機、無線機等に用いられるように、超軽量、超スリム型構造を有するマイクロスピーカーと、移動通信端末機に用いられるレシーバーと、その一部が耳の中に挿入される構造を有するイヤフォンと、特定帯域の周波数のみを受信するブザー等に分けることができる。
【００６７】
本発明による音響振動板は、このようなスピーカーに全て用いられることができ、スピーカーに求められる性能により適正な物性値を有するように製造される。
【００６８】
マイクロスピーカーと圧電スピーカーを例に挙げて説明する。
図１には、本発明による音響振動板を備えるマイクロスピーカーが図示されている。
【００６９】
図１に図示されたように、マイクロスピーカー１０は、ヨーク１２内部にマグネット１４及びマグネットプレート１５が収納され、このマグネット１４とマグネットプレート１５の外側に、ボイスコイル１３が巻回される。上記ボイスコイル１３の陽極及び陰極からなる両極が振動板１６に接続された状態で駆動信号が発生すると、振動して音響を発生させることができるように構成されている。
【００７０】
このようなマイクロスピーカー１０は、駆動信号がボイスコイル１３に印加されるとき、マグネット１４を介してマグネットプレート１５に通じる磁気回路で発生される非交番（直流）磁束と、上下方向に振動可能なボイスコイル１３で発生される交番（交流）回転磁束が、フレミング右手の法則により相互反応し発生される吸引力及び反発力により振動板１６とボイスコイル１３が上下に振動し駆動信号に対応した音響を発生させるようになる。
【００７１】
マイクロスピーカー１０は、高出力による振動板１６の歪みを防ぐために、多くの方法が用いられてきたが、例えば、振動板１６に波形状を導入し、振動板１６を補強して折れを防いだり、材質の厚さを厚くする方法を用いている。しかし、このような場合には、振動板の歪みや折れは防ぐことができるが、０．５watt以上の高出力では返って低音部の振幅を増加させ、タッチ不良が発生し、振動（動き）が円滑でないため、最低共振周波数が上がるようになる。これにより、低音域再生が不良になるという問題点がある。
【００７２】
反対に、振動板１６の厚さを薄くすると、弾性が増加する代わりに強度が低下される。このような問題点を解決するために振動板にサファイアやダイアモンドコーティングをし強度を増加させているが、振動板の厚さが薄い場合（例えば、１０μｍ以下である場合）には、返って振動板の硬化が起こるという問題点がある。
【００７３】
しかし、本発明による振動板１６は、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを強化剤として含むため、厚さを薄くしても振動板の強度が低下しないので、弾性と強度が全て向上されるという利点がある。
【００７４】
また、図２は圧電スピーカー（平板型スピーカー）を図示している。
図２に図示されたように、圧電スピーカー２０に用いられる振動板２１は、薄い板形状からなり、耐久性があって軽いことが要求される。
【００７５】
本発明による振動板２１は、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーの物性により、従来に比べ軽くて弾性が高く機械的強度が優れているため、本発明による振動板を備える圧電スピーカー２０は音響再生が優れているという利点がある。
【００７６】
さらに、本発明による音響振動板はマイクロスピーカー１０や圧電スピーカー２０のみではなく、スピーカー形状や構造に関係なく従来の小型、中型、大型のスピーカーに対しても広く使うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上から明らかなように、本発明の音響振動板は、弾性率、内部損失、強度、質量面において優れた物性を有しているため、広い周波数帯域のみではなく、特定周波数帯域でも優れた音質と高い出力を実現することができる。
【００７８】
また、本発明の音響振動板における炭素ナノチューブの分散度が改善されたので、スピーカーの優れた音質を実現できる。
さらに本発明の音響振動板は、マイクロ、小型、中型、大型の一般的なスピーカーのみではなく、圧電スピーカー（平板型スピーカー）に広く適用することができる。
本発明は、特定の実施形態に関して図示しかつ説明したが、当業界において通常の知識を有する者であれば、上記の特許請求範囲に記載の本発明の思想及び領域を外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明による音響振動板を備えるマイクロスピーカーの断面図である。
【図２】本発明による音響振動板を備える圧電スピーカーの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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