CN109257684B - 振膜球顶、发声器件及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振膜球顶、发声器件及电子设备，其中，所述振膜球顶包括至少一层纳米氧化石墨烯层，所述纳米氧化石墨烯层至少由纳米氧化石墨烯材料形成。本发明的技术方案提供了一种具有高模量、低密度的振膜球顶，能有效防止振膜在高频段产生分割振动，扩宽了发声器件的高频上限。

Description

振膜球顶、发声器件及电子设备

技术领域

本发明涉及电声产品技术领域，特别涉及一种振膜球顶、发声器件及电子设备。

背景技术

发声器件在人们的生活及工作中起着越来越不可替代的作用，其中，球顶(DOME)为位于发声器件的振膜结构的中间位置，是振膜中辅助高频发声的单元，可防止振膜在高频段产生分割振动，扩展产品的频宽。现有的发声器件结构中，球顶一般为三层复合结构，其中，铝箔/聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料(PMI)/铝箔形成的三层结构的球顶结构被广泛使用。但是，这种结构的球顶，其强度较低，在一定程度上无法满足产品性能和可靠性的需要。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种振膜球顶，旨在提高该振膜球顶的强度，扩宽发声器件的高频上限。

为实现上述目的，本发明提出一种振膜球顶，其中，该振膜球顶包括至少一层纳米氧化石墨烯层；所述纳米氧化石墨烯层至少由纳米氧化石墨烯材料形成。

优选地，所述纳米氧化石墨烯层为纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层上的复合材料层。

优选地，所述纳米氧化石墨烯材料通过分子间作用力附着在所述金属箔层表面。

优选地，所述振膜球顶包括两层纳米氧化石墨烯层及发泡材料层，所述发泡材料层夹设在所述两层纳米氧化石墨烯层之间。

优选地，所述金属箔层的厚度为0.006mm-0.05mm。

优选地，所述纳米氧化石墨烯层与所述发泡材料层之间通过胶层固定。

优选地，所述两层纳米氧化石墨烯层中的其中一层纳米氧化石墨烯层为纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层上的复合材料层，另一层由纳米氧化石墨烯材料形成；或者，两层均由纳米氧化石墨烯材料形成；或者，两层均为纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层上的复合材料层。

优选地，所述纳米氧化石墨烯层的厚度为0.001mm-0.100mm。

本发明还提出一种发声器件，其中，所述发声器件包括振膜本体和振膜球顶，所述振膜球顶包括至少一层纳米氧化石墨烯层；所述纳米氧化石墨烯层至少由纳米氧化石墨烯材料形成。

本发明还提出一种电子设备，其中，所述电子设备包括发声器件，所述发声器件包括振膜球顶，所述振膜球顶包括至少一层纳米氧化石墨烯层；所述纳米氧化石墨烯层至少由纳米氧化石墨烯材料形成。

本发明的技术方案提供的一种振膜球顶，通过设置至少一层纳米氧化石墨烯层，提高了振膜球顶的强度，减小了该振膜球顶的重量，因而，该振膜球顶能有效防止振膜在高频段产生分割振动，扩宽了振膜的高频上限。同时，纳米氧化石墨烯层还可赋予球顶超高的导热特性，从而增强了对音圈振动产生热量的分散效果，减缓了因球顶局部温度过高产生的失效，使球顶保持良好的高频特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明振膜球顶一实施例的结构示意图；

图2为本发明振膜球顶另一实施例的结构示意图；

图3为本发明振膜球顶又一实施例的结构示意图；

图4为本发明振膜球顶再一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	振膜球顶	11	纳米氧化石墨烯层
12	发泡材料层	13	胶层
				14	金属箔层

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出了一种振膜球顶。所述振膜球顶可应用于手机、平板电脑或耳机等的Speaker、Receiver或Driver等发声器件中。

请参阅图1至图3，本发明提出一种振膜球顶10，其中，该振膜球顶10包括至少一层纳米氧化石墨烯层11；所述纳米氧化石墨烯层11至少由纳米氧化石墨烯材料形成。

具体而言，所述振膜球顶10可以呈平板状设置，当然也可以呈其它异形结构设置，在此不做具体限定。在本发明实施例中，所述振膜球顶10可以包括一层纳米氧化石墨烯层11，也可以包括多层纳米氧化石墨烯层11，例如两层纳米氧化石墨烯材料层11、三层纳米氧化石墨烯材料层11等，可根据实际需要进行选择。下文将对振膜球顶10的具体结构进行详细阐述。

在本发明实施例中，所述纳米氧化石墨烯层11可以由纳米氧化石墨烯材料形成。氧化石墨烯(grapheneoxide，GO)：一种通过氧化石墨得到的层状材料。体相石墨经发烟浓酸溶液处理后，石墨烯被氧化成亲水的石墨烯氧化物，石墨烯层间距由氧化前的

增加到

经加热或在水中进行超声剥离，可形成分离的石墨烯氧化物片层结构。根据X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(IR)、固体核磁共振谱(NMR)等表征结果，显示石墨烯氧化物含有大量的含氧官能团，该含氧官能团包括羟基、环氧官能团、羰基、羧基等。其中，羟基和环氧官能团主要位于石墨的基面上，而羰基和羧基则处在石墨烯的边缘处。所以，石墨烯氧化物片层之间通过这些极性基团产生的氢键连接，增强了石墨烯氧化物片层之间的连接力，减缓了石墨烯氧化物片层之间易发生剥离的问题。并且，由该氧化石墨烯制成的复合材料更能发挥石墨高模量，低密度的特性。

需要指出的是，目前市场常见石墨烯振膜主要采用简单的混合、表面粘接处理等方式对工程塑料或其他振膜材料进行增强，以提高材料整体刚性。石墨烯振膜由石墨烯材料形成，此时石墨烯振膜多为石墨烯单层堆叠形成，而其内层间结合力较差；或者，石墨烯振膜是以石墨烯粉体作为填料形成，而石墨烯粉体填料的结构纷杂，无规则排列。总上受限于石墨烯掺杂方式及石墨烯层间结合力差的影响，以上传统方式并不能完全发挥石墨烯材料高刚性、高导热优势，且无法成型为结构较为复杂的振膜。基于上述问题点，石墨烯复合材料在声学产品上未受到广泛推广。

而本申请中的纳米氧化石墨烯材料，使得石墨烯层与层之间利用其氧化物连接，增强了石墨烯氧化物片层之间的连接力，并且石墨烯的含量可达90％以上，减缓了石墨烯层与层之间易剥离的问题，做成的复合材料更能发挥石墨高模量，低密度的特性。

考虑到纳米氧化石墨烯材料相对金属箔材而言价格较高，为了节省成本，所述纳米氧化石墨烯层11也可为纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层14上的复合材料层。其中，所述纳米氧化石墨烯材料通过分子间作用力附着在所述金属箔层14表面。需要指出的是，由于氧化石墨烯表面存在大量的含氧官能团，所述含氧官能团包括羟基、环氧官能团、羰基、羧基。氧化石墨烯和金属箔材之间依靠这些极性基团产生的氢键连接，氢键是一种极强的分子间作用力，所以增强了氧化石墨烯与金属箔材之间的附着力，减缓了氧化石墨烯与金属箔材之间易发生剥离的问题。

需要指出的是，关于纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层14上的方式可以有多种，例如，可以通过涂覆方式将纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层14上，具体地，先将纳米石墨烯材料制成预浸料，然后将该纳米氧化石墨烯预浸料涂覆在金属箔层14的表面上。也可通过气相沉积方式将纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层14上，或者通过电泳方式将纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层14上，但并不限于此。所述金属箔层14的材质为铝、铝合金、钛合金、铜箔中的一种。考虑到若金属箔层14的厚度太厚，会影响振膜球顶10的整体厚度，从而影响振膜球顶10的整体强度和密度，进而影响该振膜球顶10的高频特性；若金属箔层14的厚度太薄，又不利于将纳米氧化石墨烯层11涂覆在该金属箔层14的表面上，所以，所述金属箔层14的厚度为0.006mm-0.05mm。

关于所述振膜球顶10的结构可以有多种，下面将进行详细介绍。

请参阅图1，在一实施例中，所述振膜球顶10包括一层纳米氧化石墨烯层11、发泡材料层12及金属箔层14，所述发泡材料层12夹设于所述纳米氧化石墨烯层11和所述金属箔层14之间。

所述发泡材料层12起到减轻振膜球顶10整体重量的作用，也能够增加振膜球顶10自身的阻尼。所述发泡材料层12包括聚甲基丙烯酰亚胺发泡层、聚酰亚胺发泡层、聚酯类发泡层、金属类发泡层中的任意一种或其组合物。

其中，聚酯类发泡材料可以有多种，例如PET发泡材料、聚苯硫醚发泡材料等。聚苯硫醚发泡材料相对于塑料材质，其密度更小，使得所述振膜球顶10的质量更小，灵敏度更高；相对于PET发泡材料，聚苯硫醚发泡材料具有更好的力学性能，如弹性模量高、较高的抗弯强度、热变形温度大于260度，具有优良的热稳定性和耐热性，振膜振动过程中产生的热量传输到球顶也不会影响其工作，可以保证振膜具有高频特性且可靠性高。

金属发泡材料也可以有多种，例如铝发泡材料、镍发泡材料或者其他金属发泡材料。由于金属材料本身具有良好的导热性，而金属发泡材料的密度小、气孔率高，比表面积较大，故而该种材料的发声器件振膜散热较好，有利于提高产品的耐温性能；另外，金属发泡材料本身具有较高的机械强度，应用于球顶结构，可以增强其刚性，相应增强高频处的声学性能。

需要指出的是，所述发泡材料层12的厚度为0.01mm-0.5mm，泡孔孔径为0.1um-500um。将发泡材料层12限制在一定的厚度范围之内，保证了其在整体中起到相应作用的同时降低了振膜球顶10整体的厚度，保证更好的扬声效果，频率响应更高。所述发泡材料层12与所述金属箔层14之间可通过胶层13粘接固定，该胶层13将所述发泡材料层12和金属箔层14粘合在一起。可选地，可采用聚酯类胶、丙烯酸类胶、环氧类胶、聚烯烃类胶或双面胶带等作为胶层13，在此不做具体限制。

请参阅图2，在另一实施例中，所述振膜球顶10包括两层纳米氧化石墨烯层11及发泡材料层12，所述发泡材料层12夹设在所述两层纳米氧化石墨烯层11之间。在该实施例中，所述纳米氧化石墨烯层11与所述发泡材料层12之间通过胶层13固定，即所述胶层13将所述发泡材料层12和纳米氧化石墨烯层11粘合在一起。可选地，可采用聚酯类胶、丙烯酸类胶、环氧类胶、聚烯烃类胶或双面胶带等作为胶层13，在此不做具体限制。所述纳米氧化石墨烯层11具有较高的强度和硬度，所述发泡材料层12夹设在所述两层纳米氧化石墨烯层11之间，能够有效提高振膜球顶10整体的强度和硬度。这样，当发声器件的振膜产生高频振动时，振膜自身出现分割振动、扭曲的可能性降低，因而能够提高高频音质的可靠性。

在该实施例中，两层纳米氧化石墨烯层11的结构可以相同，也可以不同，主要有三种不同组合方式，具体如下：

方式之一，请参阅图4，所述两层纳米氧化石墨烯层11中的其中一层纳米氧化石墨烯层11为纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层14上的复合材料层，另一层纳米氧化石墨烯层11由纳米氧化石墨烯材料形成。

方式之二，请参阅图2，两层纳米氧化石墨烯层11均由纳米氧化石墨烯材料形成。

方式之三，请参阅图3，两层纳米氧化石墨烯层11均为纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层14上的复合材料层。

在本发明实施例中，所述纳米氧化石墨烯层11的厚度为0.001mm-0.100mm。需要指出的是，若纳米氧化石墨烯层11的厚度大于0.100mm，虽然可进一步提高振膜球顶10的强度，但是增加了经济成本，同时也会增加振膜球顶10的整体厚度，影响振膜球顶10的整体重量，从而影响振膜球顶10的高频效果。所以，在本发明实施例中，所述纳米氧化石墨烯层11的厚度为0.001mm-0.100mm。

经测试，本发明实施例中，氧化石墨烯材料的杨氏模量可达250GPa，氧化石墨烯的密度为1g/cm3～2.5g/cm3；而现有振膜球顶10常用的铝箔的杨氏模量约为70GPa，密度为2.7g/cm3。因此，相比现有的振膜球顶10，本发明采用氧化石墨烯材料制备的振膜球顶10具有高强度、低密度的优点。

本发明的技术方案提供的一种振膜球顶10，通过设置至少一层纳米氧化石墨烯层11，所述纳米氧化石墨烯层11至少由纳米氧化石墨烯材料形成，提高了振膜球顶10的强度，减小了该振膜球顶10的重量，因而，该振膜球顶10能有效防止振膜在高频段产生分割振动，扩宽了振膜的高频上限。同时，纳米氧化石墨烯层11还可赋予球顶超高的导热特性，从而增强了对音圈振动产生热量的分散效果，减缓了因球顶局部温度过高产生的失效，使球顶保持良好的高频特性。

下面将结合具体实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

实施例1：

一种振膜球顶10，该振膜球顶10为单层结构，由纳米氧化石墨烯材料形成。在该实施例中，所述振膜球顶10采用热压工艺，一次性热压成型，所述振膜球顶10呈平板状。其中，所述纳米氧化石墨烯层的厚度为0.001mm-0.100mm。

经测试，由该实施例振膜球顶10制得的发声器件，其高频上限值可达20KHz。

实施例2：

一种振膜球顶10，包括一层纳米氧化石墨烯层11、发泡材料层12及金属箔层14，发泡材料层12夹设在纳米氧化石墨烯层11与金属箔层14之间(如图1所示)。其中，所述纳米氧化石墨烯层11由纳米氧化石墨烯材料形成。所述发泡材料层12为聚甲基丙烯酰亚胺发泡层、聚酰亚胺发泡层、聚酯类发泡层、金属类发泡层中的任意一种或其组合物。所述发泡材料层12的厚度为0.01mm-0.5mm，泡孔孔径为0.1um-500um。所述纳米氧化石墨烯层的厚度为0.001mm-0.100mm。

在该实施例中，所述振膜球顶10采用热压工艺，一次性热压成型，所述振膜球顶10呈平板状。

经测试，由该实施例振膜球顶10制得的发声器件，其高频上限值可达20KHz。

实施例3：

一种振膜球顶10，包括两层纳米氧化石墨烯层11及发泡材料层12，发泡材料层12夹设在两层纳米氧化石墨烯层11之间(如图2所示)。其中，所述发泡材料层12为聚甲基丙烯酰亚胺发泡层、聚酰亚胺发泡层、聚酯类发泡层、金属类发泡层中的任意一种或其组合物。所述发泡材料层12的厚度为0.01mm-0.5mm，泡孔孔径为0.1um-500um。所述纳米氧化石墨烯层的厚度为0.001mm-0.100mm。

在该实施例中，所述振膜球顶10采用热压工艺，一次性热压成型，所述振膜球顶10呈平板状。

经测试，由该实施例振膜球顶10制得的发声器件，其高频上限值可达20KHz。

实施例4：

一种振膜球顶10，包括两层纳米氧化石墨烯层11及发泡材料层12，发泡材料层12夹设在两层纳米氧化石墨烯层11之间(如图3所示)。其中，所述纳米氧化石墨烯层11为纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层14上的复合材料层。所述发泡材料层12为聚甲基丙烯酰亚胺发泡层、聚酰亚胺发泡层、聚酯类发泡层、金属类发泡层中的任意一种或其组合物。所述发泡材料层12的厚度为0.01mm-0.5mm，泡孔孔径为0.1um-500um。所述纳米氧化石墨烯层的厚度为0.001mm-0.100mm。

在该实施例中，所述振膜球顶10采用热压工艺，一次性热压成型，所述振膜球顶10呈平板状。

经测试，由该实施例振膜球顶10制得的发声器件，其高频上限值可达20KHz。

实施例5：

一种振膜球顶10，包括两层纳米氧化石墨烯层11及发泡材料层12，发泡材料层12夹设在两层纳米氧化石墨烯层11之间(如图4所示)。其中一层纳米氧化石墨烯层11由纳米氧化石墨烯材料形成，另一层所述纳米氧化石墨烯层11为纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层14上的复合材料层。所述发泡材料层12为聚甲基丙烯酰亚胺发泡层、聚酰亚胺发泡层、聚酯类发泡层、金属类发泡层中的任意一种或其组合物。所述发泡材料层12的厚度为0.01mm-0.5mm，泡孔孔径为0.1um-500um。所述纳米氧化石墨烯层的厚度为0.001mm-0.100mm。

在该实施例中，所述振膜球顶10采用热压工艺，一次性热压成型，所述振膜球顶10呈平板状。

经测试，由该实施例振膜球顶10制得的发声器件，其高频上限值可达20KHz。

对比例1：

一种振膜球顶10，该振膜球顶10为三层的复合结构，该复合结构包括自下而上依次设置的金属箔层14、发泡材料层12、金属箔层14。所述发泡材料层12的厚度为0.01mm-0.5mm，泡孔孔径为0.1um-500um。

在该实施例中，所述振膜球顶10采用热压工艺，一次性热压成型，所述振膜球顶10呈平板状。

经测试，由该实施例振膜球顶10制得的发声器件，其高频上限值为14KHz。

本发明还提出一种发声器件，该发声器件包括振膜球顶10，该振膜球顶10的具体结构参照上述实施例，由于本振膜球顶10采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，发声器件包括振膜，振膜包括振膜本体和振膜球顶10，所述振膜本体包括位于中心位置的中央部及环绕所述中央部设置的折环部，所述振膜球顶10设于所述中央部，且与所述折环部粘接。所述折环由工程塑料(如peek，par等)、弹性体材料(如tpu、tpee、硅橡胶等)等中的一种或多种材料复合组成，所述折环的厚度为0.02mm-0.5mm。

本发明还提出一种电子设备，所述电子设备包括发声器件。所述发声器件包括振膜球顶10，该振膜球顶10的具体结构参照上述实施例，由于本振膜球顶10采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，该电子设备包括手机、平板电脑、可穿戴设备(例如耳机)等中的任意一种。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容及附图所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种振膜球顶，其特征在于，所述振膜球顶包括两层纳米氧化石墨烯层及发泡材料层，所述发泡材料层夹设在所述两层纳米氧化石墨烯层之间，至少一层所述纳米氧化石墨烯层为纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层上的复合材料层；所述金属箔层的厚度为0.006mm-0.05mm，所述纳米氧化石墨烯层的厚度为0.001mm-0.100mm；所述发泡材料层的厚度为0.01mm-0.5mm，泡孔孔径为0.1um-500um。

2.根据权利要求1所述的振膜球顶，所述纳米氧化石墨烯材料通过分子间作用力附着在所述金属箔层表面。

3.如权利要求1所述的振膜球顶，其特征在于，所述纳米氧化石墨烯层与所述发泡材料层之间通过胶层固定。

4.如权利要求1所述的振膜球顶，其特征在于，所述两层纳米氧化石墨烯层中的其中一层纳米氧化石墨烯层为纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层上的复合材料层，另一层由纳米氧化石墨烯材料形成；或者，两层均由纳米氧化石墨烯材料形成；或者，两层均为纳米氧化石墨烯材料形成在金属箔层上的复合材料层。

5.一种发声器件，其特征在于，包括振膜本体和如权利要求1至4任意一项所述的振膜球顶。

6.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求5所述发声器件。

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