CN115134721A - 球顶及其制备方法、振膜组件、发声装置和电子设备 - Google Patents

球顶及其制备方法、振膜组件、发声装置和电子设备 Download PDF

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CN115134721A CN202210776988.5A CN202210776988A CN115134721A CN 115134721 A CN115134721 A CN 115134721A CN 202210776988 A CN202210776988 A CN 202210776988A CN 115134721 A CN115134721 A CN 115134721A
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Abstract

本发明公开了一种球顶及其制备方法、振膜组件、发声装置和电子设备；其中，所述球顶应用于发声装置，所述球顶包括聚酰亚胺类有机气凝胶层，所述聚酰亚胺类有机气凝胶的分子链中含有刚性链段苯环，所述苯环的含量为30wt％～85wt％，所述球顶的模量密度比≥4GPa/g/cm3。根据本发明的球顶，球顶采用聚酰亚胺类有机气凝胶材料制成，聚酰亚胺类有机气凝胶的分子链中含有刚性链段苯环，由此可以大大提升球顶的模量，提升发声装置的中高频性能；而且，刚性链段苯环的存在还可以显著提升球顶的耐高温性能，从而可以确保球顶在高温条件下的工作稳定性。

Description

球顶及其制备方法、振膜组件、发声装置和电子设备
技术领域
本发明涉及电子设备技术领域，更具体地，本发明涉及一种球顶及其制备方法、振膜组件、发声装置和电子设备。
背景技术
在相关技术中，微型扬声器中多使用金属箔或者工程塑料及其复合材料制作球顶。金属箔及工程塑料虽然均具有模量高、可成型的优点，但金属箔及工程塑料由于密度较大，会造成扬声器的振动系统质量大，中频灵敏度低，导致声音听感不够清晰、饱满。目前，为获得较高的中频灵敏度，只能通过减薄球顶厚度的方式实现，但是上述方案难以兼顾微型扬声器的中频及高频灵敏度。而且，工程塑料还存在耐温性不足的缺点，从而影响了球顶的正常使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种球顶及其制备方法、振膜组件、发声装置及电子设备的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种球顶，应用于发声装置，所述球顶包括聚酰亚胺类有机气凝胶层，所述聚酰亚胺类有机气凝胶的分子链中含有刚性链段苯环，所述苯环的含量为30wt％～85wt％，所述球顶的模量密度比≥4GPa/g/cm3。
可选地，所述聚酰亚胺类有机气凝胶的分子链中含有如下结构中的至少一种：
Figure BDA0003723885450000021
可选地，所述球顶的弯曲模量为20MPa～600MPa。
可选地，所述球顶的玻璃化转变温度为＞250℃。
可选地，所述球顶从-40℃到25℃时的储能模量变化率为＜40％，损耗因子变化率＜5％。
可选地，所述球顶的密度为0.03g/cm3～1.2g/cm3。
可选地，所述球顶的厚度为10μm～500μm。
可选地，所述球顶形成为单层结构，所述球顶由单层所述聚酰亚胺类有机气凝胶层形成；
或者，
所述球顶形成为复合结构，所述球顶包括所述聚酰亚胺类有机气凝胶层以及形成在所述聚酰亚胺类有机气凝胶层至少一侧的基材层，所述基材层采用金属及其合金箔、工程塑料中的一种制成。
可选地，所述基材层的厚度≥3μm；
且/或，所述基材层和所述聚酰亚胺类有机气凝胶层的厚度比为≤1：5。
根据本发明的第二方面，提供了一种发声装置的球顶的制备方法，应用于如上所述的球顶，所述制备方法包括：
制备聚酰亚胺类有机水凝胶，并将所述聚酰亚胺类有机水凝胶进行热压成型得到聚酰亚胺类有机水凝胶球顶；
对成型后的聚酰亚胺类有机水凝胶球顶进行冷冻干燥，得到成型的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶。
可选地，制备聚酰亚胺类有机水凝胶球顶时，所述制备方法还包括：向聚酰亚胺类有机水凝胶内添加交联引发剂，所述交联引发剂为多异氰酸酯类、多元胺类、多元醇类、缩水甘油醚类和氮丙啶类中的一种或几种。
可选地，得到成型的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶后，所述制备方法还包括：对成型的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶进行加热交联，加热交联的温度范围为80℃～400℃。
可选地，所述冷冻干燥的条件为：温度小于或等于5℃，真空度小于或等于50Pa。
根据本发明的第三方面，提供了一种发声装置的球顶的制备方法，应用于如上所述的球顶，所述制备方法包括：
所述制备方法包括：
制备聚酰亚胺类有机水凝胶，并将所述聚酰亚胺类有机水凝胶喷涂在成型的基材表面，得到表面涂覆有机水凝胶的基材层；
对基材层及其上的聚酰亚胺类有机水凝胶进行冷冻干燥，得到具有基材层的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶。
可选地，制备聚酰亚胺类有机水凝胶时，所述制备方法还包括：向聚酰亚胺类有机水凝胶内添加交联引发剂，所述交联引发剂为多异氰酸酯类、多元胺类、多元醇类、缩水甘油醚类和氮丙啶类中的一种或几种。
可选地，得到具有基材层的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶后，所述制备方法还包括：对具有基材层的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶进行加热交联，加热交联的温度范围为80℃～400℃。
可选地，所述冷冻干燥的条件为：温度小于或等于5℃，真空度小于或等于50Pa。
根据本发明的第四方面，提供了一种振膜组件，应用于发声装置，包括：
振膜；以及
如上所述的球顶，所述球顶粘接在所述振膜上；
或者，所述球顶与所述振膜为一体注塑成型。
根据本发明的第五方面，提供了一种发声装置，包括如上所述的振膜组件。
根据本发明的第六方面，提供了一种电子设备，包括上述所述的发声装置。
根据本发明实施例的球顶，球顶包括聚酰亚胺类有机气凝胶层，聚酰亚胺类有机气凝胶的分子链中含有刚性链段苯环，由此可以大大提升球顶的模量，提升发声装置的中高频性能；而且，通过上述设置，还可以显著提升球顶的耐高温性能，从而可以确保球顶在高温条件下的工作稳定性。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明实施例提供的球顶的结构示意图之一。
图2是本发明实施例提供的球顶的结构示意图之二。
图3是本发明实施例提供的球顶的结构示意图之三。
图4是本发明实施例提供的球顶的结构示意图之四。
图5是本发明实施例提供的球顶的制作流程示意图之一。
图6是本发明实施例提供的球顶的制作流程示意图之二。
图7是本发明实施例提供的振膜组件的结构示意图之一。
图8是本发明实施例提供的振膜组件的结构示意图之二。
图9是本发明实施例提供的振膜组件的结构示意图之三。
图10是本发明实施例的球顶与对比例的球顶的频率响应曲线对比图。
附图标记说明：
10、球顶；11、聚酰亚胺类有机气凝胶层；12、基材层；20、振膜。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
请参阅图1至图4，本发明实施例提出了一种球顶10，该球顶10可应用于发声装置，其中，所述球顶包括至少一层聚酰亚胺类有机气凝胶层11，所述聚酰亚胺类有机气凝胶的分子链中含有刚性链段苯环，所述苯环的含量为30wt％～85wt％，所述球顶的模量密度比≥4GPa/g/cm3。
需要说明的是，所述聚酰亚胺类有机气凝胶层11至少由聚酰亚胺类有机气凝胶材料形成。
可选的是，所述球顶10可以为平板状结构，如图1所示。
当然，如图2所示，所述球顶10还可以为凸包状结构。或者，所述球顶10也可以为其它异形状结构，本发明对此不做具体限定。
在本发明的一些示例中，如图3所示，所述球顶10可以包括一层聚酰亚胺类有机气凝胶层11。
当然，所述球顶10也可以包括多层聚酰亚胺类有机气凝胶层11。
例如：所述球顶10包括两层聚酰亚胺类有机气凝胶层11；或者，所述球顶包括三层聚酰亚胺类有机气凝胶层11等，可根据实际需要进行选择。
球顶通常设置在振膜上，其能够用以增强振膜的强度。球顶的各项性能对于整个发声装置的发声性能等方面具有很重要的影响。在一些发声装置中，球顶需要同时满足低密度、强度高及可成型等性能。
在本发明的实施例中，所述球顶包括聚酰亚胺类有机气凝胶层，所述聚酰亚胺类有机气凝胶层可以由聚酰亚胺类有机气凝胶材料形成。聚酰亚胺类有机气凝胶材料是一种高孔隙率、低密度的有机气凝胶材料，将其作为发声装置例如微型扬声器中的球顶材料，可以使球顶获得低密度、高强度等性能。同时，由于球顶的密度较小，可以减轻发声装置的振动系统的质量，这有利于提升发声装置的中频灵敏度。进而可以使得发声装置具有优异的中高频性能。
聚酰亚胺类有机气凝胶材料除了具有低密度、高强度的优势之外，聚酰亚胺类有机气凝胶材料还具有高比模量及优异的耐高低温性。采用聚酰亚胺类有机气凝胶材料制成的球顶长期使用温度可以在-80℃～350℃之间，如此，在不同温度条件下可以保证发声装置工作的稳定性。
在本发明的实施例中，采用聚酰亚胺类有机气凝胶材料作为球顶10的基材，聚酰亚胺类有机气凝胶的分子链中含有刚性链段苯环，其中，苯环的含量可以为30wt％～85wt％。苯环对于材料的力学性能具有影响。
需要说明的是，聚酰亚胺类有机气凝胶的分子链中苯环的含量越高，则分子链刚性越强，聚酰亚胺类有机气凝胶的力学性能就越好。本发明的实施例中，球顶的制作基材聚酰亚胺类有机气凝胶中苯环的含量最高可以达到85％，可以提升球顶的力学性能。
而当聚酰亚胺类有机气凝胶的分子链中苯环的含量低于30wt％时，虽然形成的球顶低密度、重量轻，但是其刚性会不足。
例如，苯环在聚酰亚胺类有机气凝胶的分子链中的含量可以为30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％、80wt％和85wt％等。
在本发明的实施例中，所述聚酰亚胺类有机气凝胶的模量密度比≥4GPa/g/cm3。其中，模量密度比＝模量/密度。
模量密度比越大，发声装置(例如，微型扬声器)的高频截止频率越大，可以拓宽发声装置的中频响应，可以在更宽的频率范围内对输入信号获得清晰的响应。
本发明实施例中采用的聚酰亚胺类有机气凝胶材料，其模量密度比比较大，这有利于提升发声装置的中频灵敏度。
在相关技术中，球顶一般采用金属箔及工程塑料制作，这些材料的模量大，高频截止频率高，但密度较大，造成发声装置的振动系统质量大，中频灵敏度低，声音听感不够清晰、饱满。目前，为获得较高的中频灵敏度只能通过减薄球顶厚度的方式实现，难以兼顾中频及高频灵敏度。
而在本发明的实施例中，制作球顶10的基材为聚酰亚胺类有机气凝胶材料。聚酰亚胺类有机气凝胶材料内部具有诸多纵横交错的多孔网络结构，多孔网络结构使得聚酰亚胺类有机气凝胶材料相对于传统球顶材料，例如金属箔和工程材料等，具有低密度的特性。这样，在相同的尺寸条件下，聚酰亚胺类有机气凝胶能够最大限度地减轻球顶10的质量，从而实现提高发声装置的中频灵敏度的效果。在相同的质量下，聚酰亚胺气凝胶能够最大限度的保持球顶10的厚度，从而实现提高发声装置高频截止频率的效果。本发明实施例提供的方案可以使发声装置兼顾中频及高频灵敏度。
本发明实施例的方案中，如图3所示，所述球顶10包括聚酰亚胺类有机气凝胶层，聚酰亚胺类有机气凝胶的分子链中含有刚性链段苯环，由此可以大大提升球顶的模量，提升发声装置的中高频性能；而且，通过上述设置，还可以显著提升球顶的耐高温性能，从而可以确保球顶在高温条件下的工作稳定性。
在本发明的一些示例中，如图3和图4所示，所述球顶10包括至少一层聚酰亚胺类有机气凝胶层11，所述聚酰亚胺类有机气凝胶层11可以由聚酰亚胺类有机气凝胶材料形成，所述聚酰亚胺类有机气凝胶的分子链中含有如下结构中的至少一种：
Figure BDA0003723885450000081
上述的六种结构均为含苯环的酰亚胺环结构单元。在本发明的实施例中，制作球顶10的基材为聚酰亚胺类有机气凝胶，聚酰亚胺类有机气凝胶由分子主链中含有苯环的酰亚胺环结构构成，具有高度多孔交错网络结构，密度小，其具有优异的热稳定性、力学性能、尺寸稳定性、耐化学稳定性、绝缘性等特性，可以显著提升球顶的比模量，提升发声装置的中高频性能。
在本发明的一些示例中，所述球顶10的弯曲模量为20MPa～600MPa。
本发明的实施例中，球顶10采用聚酰亚胺类有机气凝胶材料，可以有效提高球顶10的弯曲模量，使得球顶10具有较高的刚性。
可以理解的是，发声装置在工作的过程中，球顶10的抗弯曲变形能力越强，球顶10在振动过程中越不容易产生变形。
本发明的实施例中，采用聚酰亚胺类有机气凝胶材料制作的球顶10，可使得球顶10的弯曲模量增大，例如使球顶10的弯曲模量达到20MPa～600Mpa，可以降低球顶10在振动过程中发生形变的风险，进而能够避免发声装置产生偏振或高频振动下产生分割振动的现象，提升了发声装置的发声性能。
较为优选的是，球顶10的弯曲模量可以设计为大于50MPa。
例如，球顶10的弯曲模量可以设计为50MPa、100MPa、200MPa、300MPa、400MPa、500MPa和600MPa等。
在本发明的一些示例中，所述球顶10的玻璃化转变温度为＞250℃。
可以理解的是，当温度在聚酰亚胺类有机气凝胶材料玻璃化转变温度以下时，制作球顶10的聚酰亚胺类有机气凝胶材料处于玻璃态，其分子链段被冻结，分子链运动会受到限制。此时，聚酰亚胺类有机气凝胶材料具有较高的模量。
当温度超过聚酰亚胺类有机气凝胶材料的玻璃化转变温度时，聚酰亚胺类有机气凝胶材料可以由上述的玻璃态转变为高弹态，分子链段获得了足够的能量，分子链开始运动，聚酰亚胺类有机气凝胶材料的模量会急剧下降。
需要说明的是，聚酰亚胺类有机气凝胶材料的玻璃化转变温度与其分子链的刚性有关。若分子链刚性越大，则聚酰亚胺类有机气凝胶材料的玻璃化转变温度越高。玻璃化转变温度越高，聚酰亚胺类有机气凝胶材料的模量稳定性越好。
发声装置例如微型扬声器的使用温度一般低于150℃。本发明实施例提供的球顶10，因采用聚酰亚胺类有机气凝胶材料，聚酰亚胺类有机气凝胶材料中含有刚性链段苯环，可以使其具有较高的玻璃化转变温度。当将该球顶10应用于发声装置中，基于球顶10具有较高的玻璃化转变温度，能够保证发声装置在大功率、高温条件下工作时，其频率响应曲线较为稳定；而且，在不同的使用环境下，可以获得一致的听感。
在本发明的一些示例中，所述球顶10从-40℃到25℃时的储能模量变化率为＜40％，损耗因子变化率＜5％，由此，球顶10具有良好的模量稳定性。
具体而言，本发明实施例提供的球顶10，基于聚酰亚胺类有机气凝胶材料的特性，在低温下其模量变化率较小，如此可以保证其在低温环境下依然能够正常使用。采用该球顶10的发声装置能够具有稳定的频率响应曲线，且在不同场所能够获得相同的听感。
根据时温等效原理，当发声装置处于高频振动时，可相当于聚酰亚胺类有机气凝胶材料的球顶10处于低温状态，而在低温的情况下，聚酰亚胺类有机气凝胶材料的模量稳定性佳，使得发声装置高频振动时的频率响应稳定。
在本发明的一些示例中，所述球顶10的密度为0.03g/cm3～1.2g/cm3。
聚酰亚胺类有机气凝胶材料是一种孔隙率大、比表面积高的固体材料，其体积大部分由空气构成，因此具有密度低的优势。
若制作球顶的材料的密度过大，例如高于1.2g/cm3，会使得发声装置中球顶的重量过大，从而导致发声装置的中频灵敏度降低。若制作发声装置的材料的密度过小，例如低于0.03g/cm3，则形成的球顶会表现为刚性不足。上述的两种情况均不利于振膜组件的振动发声。
本发明的实施例中，通过采用有机气凝胶层作为球顶10的基材，使得球顶10的整体密度可以保持在0.03g/cm3～1.2g/cm3。
例如，球顶10整体密度可以为0.03g/cm3、0.05g/cm3、0.08g/cm3、0.1g/cm3、0.2g/cm3、0.5g/cm3、0.6g/cm3、0.8g/cm3、1.0g/cm3和1.2g/cm3等，可以满足球顶10的轻质量和高刚性的性能需求。
本发明实施例中，采用聚酰亚胺类有机气凝胶材料制备的球顶10，可以使形成的球顶10具有兼顾低密度和高强度的特点。
在本发明的一些示例中，所述球顶10的厚度为10μm～500μm。
球顶通常设置于振膜上，球顶和振膜组成振膜组件，球顶的厚度会影响振膜组件的厚度。当将振膜组件安装在发声装置内，就会影响发声装置中振动组件的振动空间。
若球顶的厚度过大，会使得振动组件在发声装置中的振动空间减小，振动组件所能达到的最大振幅也会减小，从而会在一定程度上影响发声装置的发声效果。若球顶的厚度过小，会导致振动组件整体的机械强度降低，这会影响发声装置的高频灵敏度。
在本发明的实施例中，采用聚酰亚胺类有机气凝胶层作为球顶10的至少一部分，可以控制使球顶10的厚度保持在10μm～500μm。在此基础上，球顶10能够同时兼顾振动组件的振动空间和发声装置的高频灵敏度。
较为优选的是，球顶10的厚度为30μm～300μm。
例如，球顶10的厚度可以为30μm、40μm、50μm、80μm、90μm、100μm、150μm、200μm、250μm和300μm等，本领域技术人员可以根据振动空间合理调整，本发明实施例中对此不作限制。
在本发明的一些示例中，如图1所示，所述球顶10形成为单层结构，所述球顶10由单层所述聚酰亚胺类有机气凝胶层11形成。
在本发明的一些示例中，如图2所示，所述球顶10还可以形成为复合结构，所述球顶10可以包括所述聚酰亚胺类有机气凝胶层11以及形成在所述聚酰亚胺类有机气凝胶层11至少一侧的基材层12，其中，所述基材层12采用金属及其合金箔、工程塑料中的一种制成。
也就是说，本发明实施例的球顶10可以由单层的聚酰亚胺类有机气凝胶层11组成，聚酰亚胺类有机气凝胶层11为多孔结构，且具有较高的模量，可以使形成的球顶10具有轻质量和不易变形的性质，可以提高发声装置的低频和中频灵敏度。
在上述的另一示例中，请继续如图2所示，球顶10还可以为复合结构，也即球顶10可以包括聚酰亚胺类有机气凝胶层11和基材层12。基材层12的设置可以使球顶10更加易于成型，提高生产效率。
例如，在制备球顶10的过程中，可以先采用金属材料进行冲压成型或采用工程塑料进行热压成型形成设定形状的基材层12，再将聚酰亚胺类有机水凝胶均匀涂覆在该基材层12的至少一个表面，经干燥后可以在基材层12表面形成聚酰亚胺类有机气凝胶层11。该方法可以降低聚酰亚胺类有机气凝胶材料的球顶的制作工艺难度，同时可以提高球顶的生产效率。
可选的是，所述基材层12的材料可以为金属及其合金箔。
所述金属及其合金箔例如可以包括铝及铝合金箔、铜及铜合金箔、镁及镁合金箔或者钛及钛合金箔等。
可选的是，所述基材层12的材料还可以为工程塑料。
所述工程塑料例如可以包括聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚醚醚酮薄膜或者液晶高分子薄膜等。
此外，需要说明的是，本发明实施例中，可以选择在聚酰亚胺类有机气凝胶层11的一侧设置基材层12，如图4所示。
当然，也可以在聚酰亚胺类有机气凝胶层11的两侧分别设置基材层12。当在聚酰亚胺类有机气凝胶层11的两侧分别设置基材层12时，两侧的基材层12的材质可以相同，也可以不同。
在本发明的一些示例中，所述基材层12的厚度≥3μm；且/或，所述基材层12和所述聚酰亚胺类有机气凝胶层11的厚度比为≤1：5。
当球顶10为复合结构时，可以将聚酰亚胺类有机气凝胶层11与基材层12相结合，基材层12的加入不仅能够对球顶10提供一定的支撑作用，还可以使聚酰亚胺类有机气凝胶层11能够更加易于加工成型。
但是，当引入基材层12后，需要合理控制基材层12的厚度。
若基材层12的厚度过大，或者基材层12的厚度与聚酰亚胺类有机气凝胶层11的厚度比超过一定的限制，这些均会导致球顶10的质量增大，会降低发声装置中频的灵敏度，这会影响到发声装置的发声效果。
若基材层12的厚度过薄，或者基材层12的厚度与聚酰亚胺类有机气凝胶层11的厚度比过小，此时会由于基材层12过于薄弱，基材层12会失去对聚酰亚胺类有机气凝胶层11的支撑作用，也会降低聚酰亚胺类有机气凝胶层11的成型性能。
例如，对于复合结构的球顶10，其中的基材层12的厚度可以为3μm、5μm、10μm、12μm、15μm和20μm等；同时，聚酰亚胺类有机气凝胶层11的厚度可以为15μm、25μm和50μm等。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种发声装置的球顶的制备方法，应用于制备上述的单层结构的球顶，如图5所示，所述制备方法包括如下步骤：
S510、制备聚酰亚胺类有机水凝胶，并将所述聚酰亚胺类有机水凝胶进行热压成型得到聚酰亚胺类有机水凝胶球顶；
S520、经步骤S510之后，对成型后的聚酰亚胺类有机水凝胶球顶进行冷冻干燥，得到成型的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶。
采用上述制备方法制备的球顶10可以为一体成型结构，使得整个球顶10的厚度一致性好，有利于提高发声装置的发声性能。具体制备步骤如下：
取适量制备好聚酰亚胺类有机水凝胶放置于球顶的上、下模具中，将模具放置在热压成型机上进行热压成型。其中，热压成型的温度例如可以设置为60℃。取出成型后的产品进行冷却，即可得到聚酰亚胺类有机水凝胶球顶，此时的球顶内含有大量的水分。对聚酰亚胺类有机水凝胶球顶进行冷冻干燥。在冷冻干燥的过程中，聚酰亚胺类有机水凝胶失去内部的水分形成具有交错网络结构的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶。
其中，冷冻干燥的条件例如为：温度小于或等于5℃，真空度小于或等于50pa。
例如，冷冻干燥的气氛温度可以设置为-50℃，真空度为80Pa。
在本发明的一些示例中，制备聚酰亚胺类有机水凝胶球顶10时，所述制备方法还可以包括：向聚酰亚胺类有机水凝胶内添加交联引发剂，所述交联引发剂为多异氰酸酯类、多元胺类、多元醇类、缩水甘油醚类和氮丙啶类中的一种或几种。
例如，在上述的制备方法中，还可以在制备聚酰亚胺类有机水凝胶球顶时加入交联引发剂，交联引发剂的添加能够促进聚酰亚胺类有机水凝胶的化学交联反应，交联引发剂在聚酰亚胺分子链之间形成化学键，使线性分子相互连接在一起，形成网络结构，提高聚酰亚胺气凝胶的模量及强度。
可选的是，交联引发剂可以选择上述交联引发剂中的一种使用，也可以采用几种组合使用，本发明对此不做限制。
在本发明的一些示例中，得到成型的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶后，所述制备方法还包括：对成型的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶进行加热交联，其中，加热交联的温度范围为80℃～400℃。
为了使得到的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶具有更多的、更加均匀分布的孔道结构，获得较高的模量，可以在得到成型的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶后，对其进行加热交联处理。其中，加热工具例如可以选择烘箱等。
需要说明的是，在加热交联的过程中，交联温度可以是一直保持恒温，也可以是不同温度。例如，在加热交联的过程中可以控制逐渐升温，使交联反应更加充分。
根据本发明的又一个实施例，提供了发声装置的球顶的另一种制备方法，应用于制备上述的复合结构的球顶，如图6所示，所述制备方法包括如下步骤：
S610、制备聚酰亚胺类有机水凝胶，并将所述聚酰亚胺类有机水凝胶喷涂在成型的基材表面，得到表面涂覆有机水凝胶的基材层12；
S620、经S610之后，对基材层12及其上的聚酰亚胺类有机水凝胶进行冷冻干燥，得到具有基材层的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶。
上述制备方法可以制备出复合结构的球顶，如图4所示，该球顶10可以包括聚酰亚胺类有机气凝胶层11和基材层12。在制备的过程中，可以将聚酰亚胺类有机水凝胶直接通过例如喷涂的方式形成在基材层12的表面，这使得球顶的成型工艺较为简单。
需要说明的是，基材层12一方面可以起到对整个球顶10的支撑作用，另一方面可以为聚酰亚胺类有机水凝胶层11提供附着骨架，可以取消聚酰亚胺类有机水凝胶层11的成型步骤。
例如，将制备好的聚酰亚胺类有机水凝胶以喷涂的方式附着在成型好的基材层12的表面上；其中，控制基材层12的厚度例如为大于或等于3μm，同时使得基材层12的厚度与聚酰亚胺类有机水凝胶的喷涂的厚度比小于或等于1：5。
为使聚酰亚胺类有机水凝胶在基材层12上快速凝固，可在低温环境下进行涂覆。待聚酰亚胺类有机水凝胶凝固后再对其进行冷冻干燥。
在冷冻干燥过程中，基材层12表面的聚酰亚胺类有机水凝胶会失去内部的水分形成具有交错网络结构，进而可以得到具有基材层12的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶。
可选的是，冷冻干燥的条件为：温度小于或等于5℃，真空度小于或等于50pa。
例如，冷冻干燥的气氛温度可以设置为-50℃，真空度为80Pa。
在本发明的一些示例中，制备聚酰亚胺类有机水凝胶时，所述制备方法还包括：向聚酰亚胺类有机水凝胶内添加交联引发剂，所述交联引发剂为多异氰酸酯类、多元胺类、多元醇类、缩水甘油醚类和氮丙啶类中的一种或几种。
例如，在上述的制备方法中，还可以在制备聚酰亚胺类有机水凝胶球顶时加入交联引发剂，交联引发剂的添加能够促进聚酰亚胺类有机水凝胶的化学交联反应，交联引发剂在聚酰亚胺分子链之间形成化学键，使线性分子相互连接在一起，形成网络结构，提高聚酰亚胺气凝胶的模量及强度。可选的是，交联引发剂可以选择上述交联引发剂中的一种使用，也可以采用几种组合使用，本发明对此不做限制。
在本发明的一些示例中，得到具有基材层的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶后，所述制备方法还包括：对具有基材层的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶进行加热交联，加热交联的温度范围为80℃～400℃。
为了使得到的含有具有基材层的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶中的聚酰亚胺类有机气凝胶层具有更多的、更加均匀分布的孔道结构，获得较高的模量，也可以在得到具有基材层的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶后，对其进行加热交联。
在加热交联的过程中，交联温度可以是一直保持恒温，也可以是不同温度。例如，在加热交联的过程中可以控制逐渐升温，使交联反应更加充分。
本发明实施例还提供了一种振膜组件，其可应用于发声装置，所述振膜组件如图7至图9所示，其包括：振膜20和上述任一实施例所述的球顶10，其中，所述球顶10粘接在所述振膜20上；或者，所述球顶10与所述振膜20为一体注塑成型。
可选的是，球顶10可以采用胶水等粘结剂粘接在振膜20上。
当然，球顶10也可以与振膜20一体注塑成型。这种方式结构稳定性高，在发声装置的发声过程中，避免振膜组件出现偏振等情况。
其中，振膜20例如可以采用工程塑料制成。
所述工程塑料例如包括聚醚醚酮(peek)，PAR等。
振膜20也可以采用弹性体材料制成.
所述弹性体材料例如包括热塑性聚氨酯弹性体(tpu)、热塑性聚酯弹性体(tpee)、橡胶等。
此外，振膜20还可以采用胶膜制成。
所述胶膜例如包括丙烯酸酯类胶、有机硅类胶等。
当然，振膜20还可以采用上述多种材料复合而成，本发明对此不做限制。
可选的是，振膜20的厚度可以设置在0.01mm～0.5mm之间。
例如，振膜20的厚度为：0.01mm、0.05mm、0.1mm、0.3mm和0.5mm等。
本发明实施例提供的振膜组件，基于球顶10的材质为聚酰亚胺类有机气凝胶材质，可以使球顶10的重量较轻，进而可以使振膜组件的重量较轻，这样可以适当增加球顶10的厚度，从而使发声装置的高频灵敏度提升、截止频率提升，发声装置可在更宽的频率获得较好的发声效果。
使用该振膜的发声装置，可以具有更高的高频截止频率，在更宽的频率范围内对声音具有优异的重现性。
本发明实施例还提供了一种发声装置，其包括上述的振膜组件。
将上述振膜组件应用于发声装置中，由于其球顶10具有聚酰亚胺类有机气凝胶层11，其具有低密度等特性，使得整个振膜组件的质量较轻，在振动过程中，发声装置可以获得更好的中频灵敏度和较高的高频截止频率。
本发明实施例提供的发声装置可以用于各类电子设备中。
本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的发声装置。
所述电子设备例如可以为手机、笔记本电脑、平板电脑、VR(虚拟现实)设备、AR(增强现实)设备、TWS(真无线蓝牙)耳机、智能音箱等，本发明对此不做限制。
为了使本发明的技术方案及对应的技术效果更加清楚明了，本发明具体提供了以下实施例和对比例，以对技术方案进行具体说明。
实施例为具有单层聚酰亚胺类有机气凝胶层的球顶，对比例为高分子液晶聚合物(LCP)材料制成的球顶，实施例和对比例中的球顶质量相同、形状相同。
实施例和对比例中的球顶的制作方法具体如下：
实施例：
步骤1：取20mg聚酰亚胺类有机水凝胶，将其置于球顶的上、下模具中间，并将模具放置在热压成型机上，于60℃条件下热压成型，冷却后取出，得到聚酰亚胺类有机水凝胶球顶；
步骤2：将步骤1制备的聚酰亚胺类有机水凝胶球顶放置在-50℃气氛中进行冷冻干燥，得到成型的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶；
步骤3：将成型的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶放置在烘箱中，通过程序升温热交联(180℃/1h，350℃/4h)，得到具有单层聚酰亚胺类有机气凝胶层的球顶。
对比例：
采用高分子液晶聚合物(LCP)材料，通过热压成型方式形成对比例中的LCP球顶。
表1实施例和对比例中的球顶物性对比：
Figure BDA0003723885450000171
第一，密度和厚度对比：
由表1可知，实施例和对比例中的球顶的质量相同均为10mg，但实施例中的球顶的密度为0.8g/cm3，而对比例中的球顶密度为1.4g/cm3；
实施例中的球顶的厚度为45um，对比例中的球顶的厚度为25um；
根据实施例可以看出，本发明中的聚酰亚胺类有机气凝胶制成的球顶密度较小，在相同质量下本发明的球顶厚度较大。可以理解的是，相同质量下，球顶的厚度越厚，扬声器高频灵敏度越高、截止频率越高，扬声器可在更宽的频率获得较好的发声效果。
第二，储能模量变化对比：
球顶的储能模量通过动态热机械分析仪(DMA)进行测试；
按照ASTM D5023-15标准测定，测试温度范围0～200℃，升温速率为：3℃/min。
Figure BDA0003723885450000172
由表1可知，实施例中的球顶在23℃-150℃之间的储能模量变化率为-20％，而对比例中的球顶在23℃-150℃之间的储能模量变化率为-75％；通过对比可知，在相同的温度变化情况下，实施例中的球顶的储能模量变化率远远小于对比例中的球顶的储能模量变化率。
可以理解的是，实施例中的球顶采用聚酰亚胺类有机气凝胶材料制成，而聚酰亚胺类有机气凝胶中含有刚性苯环链段，由此可以显著提升球顶的模量，在扬声器使用温度范围内模量变化率小，保证扬声器在不同使用温度下获得相一致的听感。
反观对比例中的LCP球顶，其在23℃-150℃之间的储能模量变化率可高达75％，这表明：在不同的使用温度下扬声器对声音的重放性差，无法满足使用需求。
此外，将实施例中的球顶和对比例中的球顶分别与相同的聚氨酯薄膜制作的折环组装成振膜组件，并进一步制作成发声装置，对其声学性能进行检测，最终得到如图10所示的频率响应(FR)曲线。
从图10中的两条曲线对比可以清楚的看出，采用实施例中球顶的扬声器的高频截止频率约为8.3KHz，而采用对比例中球顶的扬声器的高频截止频率约为7.3KHz。主要是因为，实施例中的球顶采用聚酰亚胺有机气凝胶材料制成，其相对于对比例中的球顶采用LCP材料，实施例中的球顶密度更小，因此在相同质量的前提下实施例中的球顶厚度较大一些，从而具有较大的高频截止频率，扬声器可在更宽的频率获得较好的发声效果。
上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (19)

1.一种球顶，应用于发声装置，其特征在于，所述球顶包括聚酰亚胺类有机气凝胶层，所述聚酰亚胺类有机气凝胶的分子链中含有刚性链段苯环，所述苯环的含量为30wt％～85wt％，所述球顶的模量密度比≥4GPa/g/cm3。
2.根据权利要求1所述的球顶，其特征在于，所述聚酰亚胺类有机气凝胶的分子链中含有如下结构中的至少一种：
Figure FDA0003723885440000011
3.根据权利要求1所述的球顶，其特征在于，所述球顶的弯曲模量为20MPa～600MPa。
4.根据权利要求1所述的球顶，其特征在于，所述球顶的玻璃化转变温度为＞250℃。
5.根据权利要求1所述的球顶，其特征在于，所述球顶从-40℃到25℃时的储能模量变化率为＜40％，损耗因子变化率＜5％。
6.根据权利要求1所述的球顶，其特征在于，所述球顶的密度为0.03g/cm3～1.2g/cm3。
7.根据权利要求1所述的球顶，其特征在于，所述球顶的厚度为10μm～500μm。
8.根据权利要求1所述的球顶，其特征在于，所述球顶形成为单层结构，所述球顶由单层所述聚酰亚胺类有机气凝胶层形成；
或者，
所述球顶形成为复合结构，所述球顶包括所述聚酰亚胺类有机气凝胶层以及形成在所述聚酰亚胺类有机气凝胶层至少一侧的基材层，所述基材层采用金属及其合金箔、工程塑料中的一种制成。
9.根据权利要求8所述的球顶，其特征在于，
所述基材层的厚度≥3μm；
且/或，所述基材层和所述聚酰亚胺类有机气凝胶层的厚度比为≤1：5。
10.一种发声装置的球顶的制备方法，应用于权利要求1-7任意一项所述的球顶，其特征在于，所述制备方法包括：
制备聚酰亚胺类有机水凝胶，并将所述聚酰亚胺类有机水凝胶进行热压成型得到聚酰亚胺类有机水凝胶球顶；
对成型后的聚酰亚胺类有机水凝胶球顶进行冷冻干燥，得到成型的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶。
11.根据权利要求10所述的球顶的制备方法，其特征在于，制备聚酰亚胺类有机水凝胶球顶时，所述制备方法还包括：向聚酰亚胺类有机水凝胶内添加交联引发剂，所述交联引发剂为多异氰酸酯类、多元胺类、多元醇类、缩水甘油醚类和氮丙啶类中的一种或几种。
12.根据权利要求10所述的球顶的制备方法，其特征在于，得到成型的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶后，所述制备方法还包括：对成型的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶进行加热交联，加热交联的温度范围为80℃～400℃。
13.一种发声装置的球顶的制备方法，应用于权利要求8或9所述的球顶，其特征在于，所述制备方法包括：
制备聚酰亚胺类有机水凝胶，并将所述聚酰亚胺类有机水凝胶喷涂在成型的基材表面，得到表面涂覆有机水凝胶的基材层；
对基材层及其上的聚酰亚胺类有机水凝胶进行冷冻干燥，得到具有基材层的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶。
14.根据权利要求13所述的球顶的制备方法，其特征在于，制备聚酰亚胺类有机水凝胶时，所述制备方法还包括：向聚酰亚胺类有机水凝胶内添加交联引发剂，所述交联引发剂为多异氰酸酯类、多元胺类、多元醇类、缩水甘油醚类和氮丙啶类中的一种或几种。
15.根据权利要求13所述的球顶的制备方法，其特征在于，得到具有基材层的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶后，所述制备方法还包括：对具有基材层的聚酰亚胺类有机气凝胶球顶进行加热交联，加热交联的温度范围为80℃～400℃。
16.根据权利要求10或13所述的球顶的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥的条件为：温度小于或等于5℃，真空度小于或等于50Pa。
17.一种振膜组件，应用于发声装置，其特征在于，包括：
振膜；以及
如权利要求1-9中任一项所述的球顶，所述球顶粘接在所述振膜上；
或者，所述球顶与所述振膜为一体注塑成型。
18.一种发声装置，其特征在于，包括权利要求17所述的振膜组件。
19.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求18所述的发声装置。
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