CN115175030A - 发声装置的外壳及具有其的发声装置和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发声装置的外壳及具有其的发声装置和电子设备,外壳内具有前声腔和后声腔,外壳与后声腔对应的部分形成为后腔外壳,后腔外壳的至少一部分形成为功能壳体,功能壳体至少由聚酰亚胺气凝胶材料制成,功能壳体的内部具有孔隙结构,其中,功能壳体的比表面积为50m2/g‑500m2/g,功能壳体的线性膨胀系数为0.5×10‑5/℃‑80×10‑5/℃。根据本发明实施例的发声装置的外壳,通过将后腔外壳的至少一部分设置为由聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的功能壳体,通过控制功能壳体的比表面积和线性膨胀系数,可以保证后腔外壳的刚性需求和轻量化需求的同时,还具有优异的耐高温效果,可靠性高,并且还能降低F0谐振频率,提高发声装置的发声效果。
Description
技术领域
本发明涉及电声设备技术领域,更具体地,涉及一种发声装置的外壳、具有该发声装置的外壳的发声装置、以及具有该发声装置的电子设备。
背景技术
扬声器在日常生活中的应用越来越广泛,用户对扬声器结构要求微量化和轻薄化设计,从而造成扬声器声学后腔腔体容积缩小。目前,扬声器壳体最常见的成型方式是在模具中注塑形成产品需要的塑料壳体。为了满足扬声器壳体的小型化需求,扬声器壳体的厚度需要设置的很薄,由此降低了壳体的结构牢固性能,会使得壳体刚度小且可靠性低,容易引起谐振影响声学性能。
而且,随着扬声器结构的微量化和轻薄化,产品功率越来越大,发热量明显增加,使得产品温度可达到130℃以上,温度过高,容易造成塑料外壳变形,可靠性差,从而影响扬声器的正常使用。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种发声装置的外壳,所述外壳具有可靠性高、耐温性能好的优点。
本发明的另一个目的在于提供上述发声装置的外壳组成的发声装置。
本发明的再一个目的在于提供上述发声装置组成的电子设备。
为了实现以上目的,本发明提供了以下技术方案。
根据本发明第一方面实施例的发声装置的外壳,所述外壳内具有前声腔和后声腔,所述外壳与所述后声腔对应的部分形成为后腔外壳,所述后腔外壳的至少一部分形成为功能壳体,所述功能壳体至少由聚酰亚胺气凝胶材料制成,所述功能壳体的内部具有孔隙结构,其中,所述功能壳体的比表面积为50m2/g-500m2/g,所述功能壳体的线性膨胀系数为0.5×10-5/℃-80×10-5/℃。
根据本发明的一些实施例,所述功能壳体的比表面积为100m2/g-300m2/g,所述功能壳体的线性膨胀系数为0.5×10-5/℃-10×10-5/℃。
根据本发明的一些实施例,所述聚酰亚胺气凝胶分子的主链含有脂肪族酰亚胺和/或芳香族酰亚胺。
根据本发明的一些实施例,所述脂肪族酰亚胺为环状脂肪族酰亚胺,所述环状脂肪族酰亚胺的结构包括:
根据本发明的一些实施例,所述环状脂肪族酰亚胺在所述聚酰亚胺气凝胶分子的主链中的摩尔比大于10%。
根据本发明的一些实施例,所述脂肪族酰亚胺为芳香族酰亚胺,所述芳香族酰亚胺的结构包括:
根据本发明的一些实施例,所述功能壳体的热变形温度为-150℃-250℃。
根据本发明的一些实施例,所述功能壳体的模量密度比为0.5GPa·cm3/g-50GPa·cm3/g;和/或,所述功能壳体的密度为0.08g/cm3-2.0g/cm3。
根据本发明的一些实施例,所述功能壳体内还含有增强材料,所述增强材料占所述功能壳体总重量的质量百分比为0-60%。
根据本发明的一些实施例,所述增强材料为增强纤维和/或增强粒子,其中,所述增强纤维为短切纤维和连续纤维中的至少一种,所述增强粒子为无机粒子氮化硼、碳化硅、炭黑或金属颗粒中的至少一种。
根据本发明的一些实施例,所述后腔外壳还包括主体部,所述主体部与所述功能壳体粘结或一体成型为所述后腔外壳,所述主体部由PC及其改性材料、PA及其改性材料、PPS及其改性材料、PP及其改性材料、ABS及其改性材料、LCP及其改性材料、PEI及其改性材料、酚醛树脂及其改性材料、环氧树脂及其改性材料、不饱和聚酯及其改性材料、不锈钢及铝合金、镁合金和金属基复合材料中的至少一种制备而成。
根据本发明的一些实施例,所述后腔外壳整体由所述功能壳体组成;或,所述后腔外壳包括底板和围绕所述底板设置的侧板,所述侧板与所述底板配合以限定出所述外壳的部分内部腔体,所述底板和所述侧板中的至少一个形成为所述功能壳体。
根据本发明的一些实施例,所述外壳与所述前声腔对应的部分为前腔外壳,所述前腔外壳与所述后腔外壳粘结,所述前腔外壳由PC及其改性材料、PA及其改性材料、PPS及其改性材料、PP及其改性材料、ABS及其改性材料、LCP及其改性材料、PEI及其改性材料、酚醛树脂及其改性材料、环氧树脂及其改性材料、不饱和聚酯及其改性材料、不锈钢及铝合金、镁合金和金属基复合材料中的至少一种制备而成。
根据本发明第二方面实施例的发声装置,包括:根据上述实施例所述的发声装置的外壳;发声单体,所述发声单体设于所述外壳内,所述发声单体与所述外壳配合以将所述外壳的内部腔体间隔成所述前声腔和所述后声腔。
根据本发明第三面实施例的电子设备,包括根据上述实施例所述的发声装置。
根据本发明实施例的发声装置的外壳,通过将后腔外壳的至少一部分设置为由聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的功能壳体,聚酰亚胺气凝胶材料制备的功能壳体的内部具有孔隙结构,通过控制功能壳体的比表面积和线性膨胀系数,可以保证后腔外壳的刚性需求和轻量化需求的同时,还具有优异的耐高温效果,可靠性高,并且还能降低F0谐振频率,提高发声装置的发声效果,可靠性高。
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是根据本发明实施例的发声装置的结构示意图;
图2是根据本发明的实施例1和对比例提供的外壳在相同条件下的应力应变图;
图3是根据本发明的实施例1提供的外壳在未使用状态和连续使用48h之后的IMP曲线对比图。
附图标记:
发声装置100;
外壳10;前腔外壳11;前声腔111;后腔外壳12;后声腔121;
发声单体20。
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。
下面结合附图具体描述根据本发明实施例的发声装置的外壳10。
如图1所示,根据本发明实施例的发声装置的外壳10具有前声腔111和后声腔121,外壳10与后声腔121对应的部分形成为后腔外壳12,后腔外壳12的至少一部分形成为功能壳体,功能壳体至少由聚酰亚胺气凝胶材料制成,功能壳体的内部具有孔隙结构,其中,功能壳体的比表面积为50m2/g-500m2/g,功能壳体的线性膨胀系数为0.5×10-5/℃-80×10-5/℃。
换言之,根据本发明实施例的发声装置包括外壳10和设于外壳10内的发声单体,发声单体与外壳10配合限定出前声腔111和后声腔121,其中,能够限定出后声腔121的壳体结构为后腔外壳12。后腔外壳12的一部分可以为由聚酰亚胺气凝胶材料制成的功能壳体,也可以为整体均由聚酰亚胺气凝胶材料制成的功能壳体。由聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的功能壳体内部具有孔隙结构,并且具有孔隙结构的功能壳体的比表面积在50m2/g-500m2/g之间,优选可以在100m2/g-300m2/g之间,功能壳体的线性膨胀系数在0.5×10-5/℃-80×10-5/℃之间,优选可以在0.5×10-5/℃-10×10-5/℃之间。
其中需要说明的是,聚酰亚胺气凝胶材料是一种具有孔隙结构,并且比表面积较大的固体材料,其体积大部分由空气构成,聚酰亚胺气凝胶是一类分子链段上含有酰亚胺结构的聚合物,具有优异的耐高低温性能,由聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的外壳10,不仅具有更好的刚性,还具有更轻的质量,使得声学组件的实用性更强。
其中,功能壳体的比表面积是指在单位质量下,功能壳体所具有的总的面积,该面积包含了聚酰亚胺气凝胶材料中的孔隙的面积。在扬声器领域,扬声器外壳10的比表面积越大,外壳10表面越致密,入射声波到达外壳10材料表面时很难进入外壳10内部,无声能损耗,难以起到降低谐振频率的效果。如果扬声器外壳10的比表面积过小,会造成外壳10整体强度较低,不仅难以满足刚性要求,而且会影响扬声器的声学性能。
根据本发明实施例的发生装置的外壳10,通过采用由聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的外壳10,可以精确控制外壳10的比表面积,从而在满足外壳10整体强度和轻量化要求的同时,还可以起到降低谐振频率的效果。
具体地,线性膨胀系数是指固体物质的温度每改变1摄氏度时,其长度的变化和它在原温度时长度之比,线性膨胀系数的单位为1/℃,通常用符号αt表示。线性膨胀系数的计算公式如下:
αt=(Lt-L0)/L0
式中,Lt表示温度为t时的长度,L0表示温度为0时的长度。
根据上述计算公式,可以根据实际的使用需求精确计算出功能壳体的线性膨胀系数。
能够起到降低F0谐振频率作用的功能性外壳10,需要制备功能性外壳10的材料结构内有大量微孔和间隙,当发声装置在工作时,外壳10内部温度可达到130℃,普通的外壳10难以在该温度下长时间稳定的工作。
根据本发明实施例的采用聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的外壳10,可以精确控制其线性膨胀系数在一定范围,在高温环境下不会引起聚酰亚胺气凝胶材料内的孔径变化和孔道坍塌,声波到达聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的外壳10表面进入其内部孔隙内,引起孔隙内空气和功能壳体整体框架的振动,具有良好的降低谐振频率效果,并且可靠性高。
根据本发明实施例的发声装置的外壳10,通过将后腔外壳12的至少一部分设置为由聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的功能壳体,聚酰亚胺气凝胶材料制备的功能壳体的内部具有孔隙结构,通过控制功能壳体的比表面积和线性膨胀系数,可以保证后腔外壳12的刚性需求和轻量化需求的同时,还具有优异的耐高温效果,可靠性高,并且还能降低F0谐振频率,提高发声装置的发声效果,可靠性高。
根据本发明的一个实施例,功能壳体的比表面积优选可以在100m2/g-300m2/g之间,功能壳体的线性膨胀系数优选可以在0.5×10-5/℃-10×10-5/℃之间。例如,功能壳体的比表面积可以为100m2/g、120m2/g、180m2/g、200m2/g、260m2/g、300m2/g等,功能壳体的线性膨胀系数可以为0.5×10-5/℃、0.6×10-5/℃、0.8×10-5/℃、1.0×10-5/℃、2×10-5/℃、3×10-5/℃、5×10-5/℃、10×10-5/℃等。
由此,通过进一步精确控制功能壳体的比表面积和线性膨胀系数,可以进一步满足后腔外壳12的刚性需求和耐温性能需求,采用该功能壳体的发声装置的外壳10具有更优异的耐高温效果,可靠性更高,并且还能进一步降低F0谐振频率,提高发声装置的发声效果。
在本发明的一些具体实施方式中,聚酰亚胺气凝胶分子的主链含有脂肪族酰亚胺和/或芳香族酰亚胺。
其中,当脂肪族酰亚胺为环状脂肪族酰亚胺时,环状脂肪族酰亚胺的结构包括:
也就是说,聚酰亚胺气凝胶分子的主链中含有环状脂肪族酰亚胺,而环状脂肪族酰亚胺的引入,且通过控制环状脂肪族酰亚胺在聚酰亚胺凝胶分子的主链中的摩尔比大于10%,可以增大聚酰亚胺气凝胶分子主链的空间位阻,减少分子链段的旋转,有助于降低聚酰亚胺气凝胶分子的线性膨胀系数,从而达到精确控制由聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的外壳10的线性膨胀系数的效果。可选地,环状脂肪族酰亚胺在聚酰亚胺气凝胶分子的主链中的摩尔比可以为15%、20%、25%、30%和35%等。
在本发明的另一些具体实施方式中,脂肪族酰亚胺为芳香族酰亚胺,芳香族酰亚胺的结构包括:
换句话说,在本实施例中,聚酰亚胺气凝胶分子的主链中含有芳香族酰亚胺,并且通过控制芳香族酰亚胺苯环基团与酰亚胺基团的摩尔比,使得芳香族酰亚胺结构中含有大量苯环,从而具有更强的刚性,并且线性膨胀系数低,具有更强的耐高低温性能,使得产品具有更高的可靠性余量,并且能够有效降低F0谐振频率。
可选地,根据本发明的一个实施例,功能壳体的热变形温度为-150℃-250℃。
其中需要说明的是,热变形温度是指材料在加热且受压力状态下,保持外形不变所能承受的最高温度,一般以热变形温度来表示材料的短期耐热性。
常用的热变形温度测定法为ASTM D648试验法,是指在一标准试片的中心,例如尺寸为127mm×13mm×3mm的标准试片的中心,置放455kPa或1820kPa负载,以2℃/min条件升温,直到标准试片的变形量为0.25mm,此时的温度即为材料的热变形温度。
具体地,根据本发明实施例的发声装置的外壳10至少一部分由功能壳体构成,由聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的功能壳体具有耐高低温性能强、质量轻、刚性高的性能,并且能够降低F0谐振频率,通过进一步控制功能壳体的热变形温度,可以进一步提高产品的耐高低温性能和可靠性余量。
在本发明的一些具体实施方式中,功能壳体的模量密度比为0.5GPa·cm3/g-50GPa·cm3/g;和/或,功能壳体的密度为0.08g/cm3-2.0g/cm3。
也就是说,功能壳体的模量密度比和密度可以同时满足上述要求,也可以控制其中一个参数满足上述要求。可选地,功能壳体的模量密度比可以为0.5GPa·cm3/g、1GPa·cm3/g、5GPa·cm3/g、10GPa·cm3/g、20GPa·cm3/g、30GPa·cm3/g、50GPa·cm3/g等。功能壳体的密度可以为0.08g/cm3、0.1g/cm3、0.2g/cm3g、0.4g/cm3、1.0g/cm3、1.5g/cm3、1.5g/cm3等。
具体地,产品的模量密度比是指产品的模量与质量的比值,模量密度比越大,说明在相同密度下,产品的模量越高。当在功能壳体内添加有其他增强材料时,由于增强材料的加入,使得产品的模量在增加的同时,产品整体的密度也在增强,在一定程度上会影响产品的轻量化设计。在本发明中,通过控制功能壳体的模量密度,不仅能够保证产品的模量,还能够避免引起谐振,提高产品的声学性能。
由于功能壳体的密度会直接影响到功能壳体和外壳10整体的重量,若功能壳体的密度过低,则会造成外壳10整体的刚度较低,难以满足外壳10的刚度需要;若功能壳体的密度过高,则会使得外壳10整体的重量较大,不利于产品的轻薄化设计。本发明通过限制功能壳体的密度在一定范围内,在保证外壳10的刚度需求的基础上,还可以合理控制外壳10的重量,进一步满足产品设计需求。
根据本发明的一个实施例,功能壳体的厚度为0.2mm-5mm。例如可以是0.2mm、0.5mm、1mm、2mm、5mm等。通过限定功能壳体的厚度,可以进一步满足产品的刚度和轻量化需求,提高发声装置的可设计性。
在本发明的另一些具体实施方式中,功能壳体内还含有增强材料,增强材料占功能壳体总重量的质量百分比为0-60%。
也就是说,功能壳体内增强材料的占比可以为0,即功能壳体整体由聚酰亚胺气凝胶材料制备而成,功能壳体内增强材料的占比可以为1%、5%、10%、20%、40%和60%等。
具体地,增强材料为增强纤维和/或增强粒子,其中,增强纤维为短切纤维、连续纤维中的至少一种,纤维类增强材料也可以为织物或无纺布,增强粒子为无机粒子氮化硼、碳化硅、炭黑或金属颗粒中的至少一种。
增强材料的增加会在一定程度上增加产品的模量,并且增强材料使用量过低,对于产品的刚度的提升不明显,增强材料使用量过高,虽然对产品的刚度提升比较明显,但是会影响产品的声学性能。根据本本发明实施例的外壳10,通过选择合适的增强纤维或者增强粒子,可以在保证产品的刚度的基础上,减少增强材料对于声学性能的影响。
根据本发明实施例的发声装置的外壳10,可以整体由聚酰亚胺气凝胶材料制备形成后腔外壳12,即后腔外壳12的整体均形成为功能壳体。该结构的后腔外壳12整体由聚酰亚胺气凝胶制备而成,制备方便,并且可以更精确的控制外壳10的刚度和轻量化程度,提高发声装置的可设计性。
根据本发明实施例的发声装置的外壳10,可以由主体部和功能壳体两部分组成后腔外壳12,功能壳体与主体部通过粘结或者一体成型的方式装配而成。其中,主体部可以由PC及其改性材料、PA及其改性材料、PPS及其改性材料、PP及其改性材料、ABS及其改性材料、LCP及其改性材料、PEI及其改性材料、酚醛树脂及其改性材料、环氧树脂及其改性材料、不饱和聚酯及其改性材料、不锈钢及铝合金、镁合金和金属基复合材料中的至少一种制备而成。
由此,根据本发明实施例的发声装置的外壳10,可以采用多种方式制备而成,在满足产品刚度和轻量化要求的基础上,可以兼顾对于声学性能的影响,具有很强的实用性。
在本发明的一些具体实施方式中,后腔外壳12整体可以由功能壳体组成。可选地,后腔外壳12也可以包括底板和围绕底板设置的侧板,侧板与底板配合以限定出外壳10的部分内部腔体,底板和侧板中的至少一个形成为功能壳体。
也就是说,根据本发明实施例的后腔外壳12可以整体形成为功能壳体,即后腔外壳12的整体均可以由聚酰亚胺气凝胶材料制成;后腔外壳12也可以由多个部分组成,即包括底板和多个侧板,多个侧板和底板中的至少一个由聚酰亚胺气凝胶材料制成,后腔外壳12的具体构成可以根据实际使用需要进行合理调整,只要满足其中至少有一部分为聚酰亚胺气凝胶材料制成的功能壳体即可。
由此,根据本发明实施例的发声装置的外壳10中后腔外壳12的材料使用灵活,制备方便,实用性强。
在本发明的一些具体实施方式中,外壳10与前声腔111对应的部分为前腔外壳11,前腔外壳11与后腔外壳12粘结。其中,前腔外壳11由PC及其改性材料、PA及其改性材料、PPS及其改性材料、PP及其改性材料、ABS及其改性材料、LCP及其改性材料、PEI及其改性材料、酚醛树脂及其改性材料、环氧树脂及其改性材料、不饱和聚酯及其改性材料、不锈钢及铝合金、镁合金和金属基复合材料中的至少一种制备而成。
也就是说,根据本发明实施例的发声装置的外壳10可以由前腔外壳11和后腔外壳12装配而成,两者可以通过粘结连接,也可以通过其他方式装配连接。前腔外壳11的材料可以与后腔外壳12的主体部的制备材料相同,也可以不同。
根据本发明实施例的发声装置,包括上述任意实施例中的发声装置的外壳10,发声装置还包括设置为外壳10内的发声单体20,进行电声转换,实现发声装置的发声功能。其中,外壳10的后腔外壳12的至少一部分采用上述功能壳体制成,不仅可以提高发声装置的声学性能,还能够满足发声装置轻薄化、小型化的设计需求,提高了发声装置在各种电子设备中的适用性。
根据本发明实施例的电子设备包括根据上述实施例的发声装置,其中,电子设备可以是手机、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。
由于根据本发明上述实施例的发声装置的外壳10具有上述技术效果,因此,根据本发明实施例的发声装置和电子设备也具有相应的技术效果,即发声装置的外壳10具有更好的刚性和更轻的质量,同时还具有优异的耐高温效果,可靠性高,并且还能降低F0谐振频率,使产品的整体听感更好。
下面对根据本发明上述实施例的发声装置的外壳的制备方法进行详细说明。
根据本发明实施例的发声装置的外壳的制备方法可以包括以下步骤:
第一步,聚合二酐单体、二胺单体、交联剂、分散剂和助剂,得到聚酰亚胺湿凝胶;
第二步,将聚酰亚胺湿凝胶注塑得到预定形状的壳体;
第三步,将壳体进行溶剂置换和干燥;
第四部,将经过干燥的壳体进行环化,得到聚酰亚胺气凝胶外壳。
其中,二酐单体与二胺单体的摩尔比为(1-1.2):1。二酐单体可以为对苯二胺、均苯四甲酸酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、3,3'4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4'-六氟异丙基邻苯二甲酸酐、4,4'-联苯醚二酐和六氟二酐中的至少一种。二胺单体可以为4,4'-二氨基苯甲醚、2,2'-二甲基-4,4'-二氨基联苯、4,4'-二氨基联苯、4,4-二氨基二苯基醚、对苯二胺、2,2'-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、2,2'-双-(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯、4,4'-二氨基二苯砜、1,4-二氨基苯、2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基)苯6基]丙烷和9,9'-双(4-氨基苯基)芴中的之的至少一种。
在本发明的一些可选实施例中,二酐单体可以采用对苯二胺和3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐,对苯二胺和3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐为刚性骨架结构,苯环的含量高,易旋转的碳碳单键少,不含耐温差的基团如醚键,磺酰基等,聚酰亚胺气凝胶的结构规则排列,使制备得到的聚酰亚胺气凝胶外壳的线性膨胀系数更低,性能更优。
下面结合具体实施例和对比例对本发明的发声装置的外壳进行详细说明。
根据本发明实施例的发声装置的外壳在制备之前,首先需要制备聚酰胺酸盐,制备聚酰胺酸盐的具体步骤如下:
将97.326g(0.9mol)对苯二胺溶解在1L N-甲基吡咯烷酮中,搅拌状态下,少量多次加入294g(1mol)3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐进行冰水浴中聚合反应,反应时间约5h,然后加入8g(0.02mol)1,3,5-三(氨基苯氧基)苯交联剂制得聚酰胺酸盐溶液。将此聚酰胺酸盐溶液缓慢倒入丙酮中沉析,得到丝状物即为聚酰胺酸盐,将其干燥至恒重备用。
实施例1
在本实施例中,发声装置由外壳和发声单体组装而成,其中,外壳采用结构固含量为10%的聚酰亚胺气凝胶外壳,并且外壳中含有碳纤维作为增强材料,外壳的具体制备过程如下:
1、取50g聚酰胺酸盐和碳纤维均匀配置成固含量为10%的含有4%碳纤维的聚酰胺酸湿凝胶。
2、将步骤一配置好的聚酰胺酸湿凝胶加热至60℃,注塑成外壳。
3、将步骤二制备好的外壳在-40℃冷冻1h,在真空度<100Pa下干燥2h。
4、将步骤三制备好的外壳在150℃亚胺化1h,在300℃亚胺化2h,得到有机碳纤维增强气凝胶外壳。
实施例2
在本实施例中,发声装置由外壳和发声单体组装而成,其中,外壳采用结构固含量为10%的聚酰亚胺气凝胶外壳,外壳的具体制备过程如下:
1、取50g聚酰胺酸盐均匀配置成固含量为10%的聚酰胺酸湿凝胶。
2、将步骤一配置好的聚酰胺酸湿凝胶加热至60℃,注塑成外壳。
3、将步骤二制备好的外壳在-40℃冷冻1h,在真空度<100Pa下干燥2h。
4、将步骤三制备好的外壳在150℃亚胺化1h,在300℃亚胺化2h,得到有机碳纤维增强气凝胶外壳。
对比例
对比例中,发声装置由外壳和发声单体组装而成,其中,外壳采用聚酯树脂,外壳的具体制备过程为:将聚酯树脂放到模具180℃注塑,保温2min成型为外壳。
将实施例1、实施例2和对比例1制备得到的外壳进行重量、厚度、模量密度比以及热变形温度测试,测试结果如下表1所示。
表1外壳测试结果
材料 | 实施例1 | 实施例2 | 对比例 |
外壳重量/mg | 114 | 30 | 300 |
外壳厚度/mm | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
碳纤维含量/% | 4 | 0 | 0 |
外壳的模量密度比/GPa·cm<sup>3</sup>/g | 17.39 | 3.56 | 1.53 |
外壳热变形温度/℃ | 250 | 250 | 120 |
从表1可以看出,在外壳具有相同外形和厚度的情况下,采用聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的实施例1和实施例2的外壳的重量分别比对比例采用聚酯制备而成的外壳轻186mg和270mg,在重量上有明显降低,说明采用根据本发明实施例的聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的外壳可以满足产品的轻量化要求。
从外壳的模量密度比来看,采用聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的实施例1和实施例2的外壳的模量密度比均大于采用聚酯树脂制备而成的对比例的外壳的模量密度,同时,实施例1中增加了碳纤维作为增强材料的外壳的模量密度比为实施例2中未添加增强材料的外壳的模量密度比的4倍左右,结构强度上有明显提升。
从外壳热变形温度来看,采用ASTM D648试验法对实施例和对比例得到的外壳分别进行热变形温度测试,具体测试方法为:在一标准试片的中心,12.7mm×1.3mm×0.3mm,放置在455kPa的环境中,并以2℃/min的条件进行升温,直到外壳在厚度方向变形量为5%的温度,即为热变形温度。
测试结果如表1所示,可见,采用聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的实施例1和实施例2的外壳的热变形温度均达到了250℃,而采用聚酯树脂制备而成的对比例中的外壳的热变形温度仅有120℃,说明采用聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的外壳具有更优异的耐高温性。
将实施例1中采用采用聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的外壳与对比例中采用聚酯树脂制备而成的外壳进行应力测试,测试结果如图2所示,其中,实线表示实施例1中聚酰亚胺气凝胶外壳的应力应变曲线,虚线表示对比例中聚酯树脂外壳的应力应变曲线,纵坐标表示对外壳施加的应力,横坐标表示外壳发生应变的情况。
从图2可以看出,在外壳具有相同外形和厚度的情况下,采用聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的实施例1的外壳的应力承受能力大于对比例中采用聚酯制备而成的外壳的应力承受能力,说明采用聚酰亚胺气凝胶材料制备而成的外壳具有更高的强度,刚性更高。
将由实施例1中得到的与发声单体进行组装得到不同的发声装置,并进行声学测试,得到如图3所示的IMP(阻抗测试)曲线图,其中,实线表示聚酰亚胺气凝胶外壳在未使用时测试得到的IMP曲线,虚线表示聚酰亚胺气凝胶外壳在连续工作48h后测试得到的IMP曲线。
在IMP曲线图中,横坐标代表声音振动的频率(Hz),纵坐标代表声音的阻抗值,当阻抗值出现第一个峰值时的频率,即为发声装置的谐振频率F0。
由图3可以看出,实施例1提供的含有聚酰亚胺气凝胶外壳的发声装置的线性膨胀系数小,在连续工作48h后测IMP曲线,谐振频率F0几乎没有变化,在有效地降低了F0同时,可靠性更好,使得扬声器的使用寿命更长。
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 (16)
1.一种发声装置的外壳,其特征在于,所述外壳内具有前声腔和后声腔,所述外壳与所述后声腔对应的部分形成为后腔外壳,所述后腔外壳的至少一部分形成为功能壳体,所述功能壳体至少由聚酰亚胺气凝胶材料制成,所述功能壳体的内部具有孔隙结构,
其中,所述功能壳体的比表面积为50m2/g-500m2/g,所述功能壳体的线性膨胀系数为0.5×10-5/℃-80×10-5/℃。
2.根据权利要求1所述的发声装置的外壳,其特征在于,所述功能壳体的比表面积为100m2/g-300m2/g,
所述功能壳体的线性膨胀系数为0.5×10-5/℃-10×10-5/℃。
3.根据权利要求1所述的发声装置的外壳,其特征在于,所述聚酰亚胺气凝胶分子的主链含有脂肪族酰亚胺和/或芳香族酰亚胺。
5.根据权利要求4所述的发声装置的外壳,其特征在于,所述环状脂肪族酰亚胺在所述聚酰亚胺气凝胶分子的主链中的摩尔比大于10%。
8.根据权利要求1所述的发声装置的外壳,其特征在于,所述功能壳体的热变形温度为-150℃-250℃。
9.根据权利要求1所述的发声装置的外壳,其特征在于,所述功能壳体的模量密度比为0.5GPa·cm3/g-50GPa·cm3/g;
和/或,所述功能壳体的密度为0.08g/cm3-2.0g/cm3。
10.根据权利要求1所述的发声装置的外壳,其特征在于,所述功能壳体内还含有增强材料,所述增强材料占所述功能壳体总重量的质量百分比为0-60%。
11.根据权利要求10所述的发声装置的外壳,其特征在于,所述增强材料为增强纤维和/或增强粒子,其中,所述增强纤维为短切纤维和连续纤维中的至少一种,所述增强粒子为无机粒子氮化硼、碳化硅、炭黑或金属颗粒中的至少一种。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的发声装置的外壳,其特征在于,所述后腔外壳还包括主体部,所述主体部与所述功能壳体粘结或一体成型为所述后腔外壳,所述主体部由PC及其改性材料、PA及其改性材料、PPS及其改性材料、PP及其改性材料、ABS及其改性材料、LCP及其改性材料、PEI及其改性材料、酚醛树脂及其改性材料、环氧树脂及其改性材料、不饱和聚酯及其改性材料、不锈钢及铝合金、镁合金和金属基复合材料中的至少一种制备而成。
13.根据权利要求1-11中任一项所述的发声装置的外壳,其特征在于,所述后腔外壳整体由所述功能壳体组成;
或,所述后腔外壳包括底板和围绕所述底板设置的侧板,所述侧板与所述底板配合以限定出所述外壳的部分内部腔体,所述底板和所述侧板中的至少一个形成为所述功能壳体。
14.根据权利要求1-11中任一项所述的发声装置的外壳,其特征在于,所述外壳与所述前声腔对应的部分为前腔外壳,所述前腔外壳与所述后腔外壳粘结,所述前腔外壳由PC及其改性材料、PA及其改性材料、PPS及其改性材料、PP及其改性材料、ABS及其改性材料、LCP及其改性材料、PEI及其改性材料、酚醛树脂及其改性材料、环氧树脂及其改性材料、不饱和聚酯及其改性材料、不锈钢及铝合金、镁合金和金属基复合材料中的至少一种制备而成。
15.一种发声装置,其特征在于,包括:
根据权利要求1-14中任一项所述的发声装置的外壳;
发声单体,所述发声单体设于所述外壳内,所述发声单体与所述外壳配合以将所述外壳的内部腔体间隔成所述前声腔和所述后声腔。
16.一种电子设备,其特征在于,包括根据权利要求15中所述的发声装置。
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