CN115175052A - 发声装置的外壳、发声装置和电子设备 - Google Patents

发声装置的外壳、发声装置和电子设备 Download PDF

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CN115175052A CN202210770719.8A CN202210770719A CN115175052A CN 115175052 A CN115175052 A CN 115175052A CN 202210770719 A CN202210770719 A CN 202210770719A CN 115175052 A CN115175052 A CN 115175052A
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Abstract

本发明公开了一种发声装置的外壳、发声装置和电子设备。发声装置的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壳体,所述后腔壳体的至少一部分形成为功能壳体,所述功能壳体的阻尼值为0.1~0.5;所述功能壳体包含有机气凝胶基材和分布于所述有机气凝胶基材中的声学改善填料,所述有机气凝胶基材具有氨基甲酸酯基团单元,所述声学改善填料具有多孔结构,所述声学改善填料的质量占所述功能壳体总质量的10%~60%。采用有机气凝胶基材和分布于基材内的声学改善填料制备而成的功能壳体,具有多孔道结构,能够提高发声装置的声学效果。另外,有机气凝胶基材中的氨基甲酸酯基团单元能够使外壳具有优异的柔韧性,提高结构稳定性。

Description

发声装置的外壳、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,涉及一种发声装置的外壳、发声装置和电子设备。
背景技术
随着科技的发展,电子产品的应用越来越广泛,而在电子产品日益轻薄化的趋势下,留给扬声器的位置空间越来越小。微型扬声器模组的扁平化设计,造成扬声器模组的声学后腔腔体体积缩小,而声学后腔体积的缩小会导致扬声器的低频性能降低,影响其发声效果。
在现有技术中,通常会在扬声器的后声腔填充具有多孔结构的吸音颗粒,以降低扬声器的谐振频率,提高低频灵敏度。但随着扬声器空间的进一步缩小,留给填充吸音颗粒的空间严重不足,已经不足以满足所需降低扬声器谐振频率。另外,传统扬声器的外壳的柔韧性较差,使得扬声器的阻尼性能较差,在跌落时不能保持结构的稳定性,影响扬声器的声学性能。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种发声装置的外壳、发声装置和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壳体,所述后腔壳体的至少一部分形成为功能壳体,所述功能壳体的阻尼值为0.1~0.5;
所述功能壳体包含有机气凝胶基材和分布于所述有机气凝胶基材中的声学改善填料,所述有机气凝胶基材具有氨基甲酸酯基团单元,所述声学改善填料具有多孔结构,所述声学改善填料的质量占所述功能壳体总质量的10%~60%。
可选地,所述有机气凝胶基材中的有机气凝胶分子链中具有交替排布的软段和硬段,其中,所述软段的占比为20%~50%。
可选地,所述软段为聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚醚酯多元醇中的至少一种。
可选地,所述硬段包括异氰酸酯和扩链剂,所述扩链剂包括醇类扩链剂和/或胺类扩链剂。
可选地,所述醇类扩链剂包括:1,4-丁二醇(BDO)、1,6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷中的至少一种;
所述胺类扩链剂包括:3,3’-二氯-4,4’-二氨基-二苯基甲烷(MOCA)。
可选地,所述声学改善填料的质量占所述功能壳体总质量的20%~60%。
可选地,所述声学改善填料为沸石、分子筛、活性炭、金属有机骨架化合物、共价有机骨架材料、多孔氧化铝、多孔二氧化硅中的至少一种。
可选地,所述多孔结构的孔径范围为0.5nm~30nm,孔容积为0.1mL/g~1mL/g。
可选地,所述功能壳体还包含纤维增强材料,所述纤维增强材料为碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维和芳纶纤维中的至少一种。
可选地,所述纤维增强材料的质量占所述功能壳体总质量的0~60%。
可选地,所述功能壳体的厚度为0.2mm~5mm。
可选地,所述后腔壳体的全部由所述功能壳体组成。
可选地,所述后腔壳体还形成有主体部,所述主体部与所述功能壳体为一体注塑成型或胶粘连接。
可选地,所述外壳与所述前声腔对应的部分为前腔壳体,所述前腔壳体与所述后腔壳体插接或粘接装配;
所述主体部和所述前腔壳体均采用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、铝合金、镁合金、金属基复合材料中的至少一种制备而成。
根据本发明的第二方面,提供了一种发声装置,包括:发声单体和第一方面所述的发声装置的外壳,所述发声单体位于所述外壳内。
根据本发明的第三方面,提供了一种电子设备,包括:第二方面所述的发声装置。
根据本发明的一个实施例,本发明的一个技术效果为:
采用有机气凝胶基材和分布于基材内的声学改善填料制备而成的功能壳体,具有多孔道结构,而多孔道结构在功能壳体内的孔容积保持在限定范围内时具有良好的吸音效果,将上述功能壳体作为外壳应用于发声装置中时,不仅能够实现降低发声装置的谐振频率,提高低频灵敏度的效果,还能够降低发声装置的质量,满足轻薄化和小型化的需求。
另外,本发明采用具有氨基甲酸酯基团单元的有机气凝胶基材,能够使制备的功能壳体达到合适的阻尼值,使制备而成的外壳具有很好的柔韧性,在发声装置跌落时能够保持其结构的稳定性,保证了发声装置的声学性能。
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是本发明提供的一种发声装置的结构示意图。
图2是本发明提供的一种含有声学改善填料的有机气凝胶基材的示意图。
图3是本发明提供的实施例2提供的外壳与对比例2提供的外壳的IMP曲线对比图。
图4是本发明提供的实施例2提供的外壳与对比例2提供的外壳的FR曲线对比图。
附图标记说明:
10、外壳;11、前腔壳体;111、前声腔;12、后腔壳体;121、后声腔;122、有机气凝胶基材;123、多孔结构;124、声学改善填料;20、发声单体。
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。
如图1和图2所示,本发明提供了一种发声装置的外壳10,所述外壳10内具有前声腔111和后声腔121,所述外壳10与所述后声腔121对应的部分形成为后腔壳体12,所述后腔壳体12的至少一部分形成为功能壳体,所述功能壳体的阻尼值为0.1~0.5;所述功能壳体包含有机气凝胶基材122和分布于所述有机气凝胶基材122中的声学改善填料124,所述有机气凝胶基材122具有氨基甲酸酯基团单元,所述声学改善填料124具有多孔结构123,所述声学改善填料124的质量占所述功能壳体总质量的10%~60%。
具体地,参考图1,发声装置的外壳10对于发声装置起到一定的保护作用,发声单体20设于外壳10内并与外壳10配合以形成前声腔111和后声腔121,外壳10与前声腔111对应的部分为前腔壳体11,外壳10与后声腔121对应的部分为后腔壳体12,而后声腔121体积在一定程度上对于发声装置的低频灵敏度具有影响,后声腔121的体积越大,对于降低发声装置谐振频率的效果越好,即能够提高发声装置的低频灵敏度,进而提高发声效果。
在本实施例中,后腔壳体12的至少一部分采用有机气凝胶和声学改善填料124制备而成,形成功能壳体。其中,声学改善填料124由一种或多种多孔材料制备而成,例如沸石、分子筛等,而有机气凝胶基材122由具有氨基甲酸酯基团单元的有机高分子材料制备而成,例如聚氨酯有机气凝胶。声学改善填料124分布于聚氨酯有机气凝胶基体内,两者相互结合,在功能壳体内形成多种不同类型的孔道结构,实现了虚拟增大发声装置的后声腔121体积的效果,使发声装置的低频灵敏度得到提高。其中,声学改善填料124和有机气凝胶基材122内具有大量的孔道结构,还会使得发声装置的外壳10整体质量变轻,有利于发声装置的轻薄化和小型化的设计。
在一种实施例中,声学改善填料124的质量占功能壳体的总质量的占比对于功能壳体的吸音效果具有一定的影响。如果声学改善填料124的占比过高,则会影响功能壳体的重量和功能壳体的阻尼值,不利于发声装置轻薄化、小型化和柔韧性的设计需求。如果声学改善填料124的占比过低,又不能满足功能壳体的吸音效果。本发明将声学改善填料124的占比限定为10%~60%,既可以兼顾发声装置的质量以及结构稳定性,又可以兼顾功能壳体的吸音效果,实现降低发声装置谐振频率的目的。
可选地,声学改善填料124的质量占功能壳体的质量的10%、15%、20%、25%、30%、33%、40%、45%、50%、55%、60%等。特别地,当声学改善填料124的质量占功能壳体的20%、33%和55%时,具有氨基甲酸酯基团单元的有机气凝胶基体与声学改善填料124的结合力好,使得功能壳体的结构更加稳定,而且还可以起到很好的吸音效果。
另外,有机气凝胶内的氨基甲酸酯基团单元(-NHCOO-)的分子链中具有软段和硬段,其中软段能够使有机气凝胶具有柔韧性,制备而成的功能壳体在受到碰撞时具有一定的缓冲能力,而硬段能够为有机气凝胶基体提供一定的骨架作用,使得功能壳体具有一定的固形能力。软段和硬段在有机气凝胶内交替排列,相互作用,能够影响功能壳体的阻尼值的大小,如果阻尼值过大,功能壳体在受到碰撞时容易发生形变,不利于结构得稳定性,而阻尼值如果过小,则功能壳体受到碰撞或跌落时容易发声碎裂,降低了发声装置得使用寿命。本发明通过采用具有氨基甲酸酯基团单元的有机气凝胶基体能够将功能壳体得阻尼值限定在0.1~0.5之间,例如,0.1、0.2、0.3、0.4、0.5等,提高了结构的稳定性。特别地,当功能壳体的阻尼值为0.2时,其柔韧性特别凸出,具有较高的抗变形、开裂的性能。
可选地,所述有机气凝胶基材122中的有机气凝胶分子链中具有交替排布的软段和硬段,其中,所述软段的占比为20%~50%。
具体地,具有氨基甲酸酯基团单元的有机气凝胶基材122中的软段和硬段相互交替排布,使功能壳体既具有优异的柔韧性,又具有一定的固形能力。如果其中软段的含量过多,则会导致功能壳体的刚性不足,导致其结构稳定性变差,而软段如果过小,又会导致制备而成的功能壳体容易在跌落或发生碰撞时导致变形或开裂。将软段的占比限定在20%~50%之间,例如,有机气凝胶基材122中的软段占比可以为20%、25%、30%、35%、40%、45%等,可以兼顾功能壳体的柔韧性和刚性,使发声装置的外壳10具有良好的结构稳定性。
在本实施例中,软段为聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚醚酯多元醇中的至少一种。硬段包括异氰酸酯和扩链剂,所述扩链剂包括醇类扩链剂和/或胺类扩链剂。其中,醇类扩链剂包括可以为1,4-丁二醇(BDO)、1,6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷中的一种或几种,胺类扩链剂可以为3,3’-二氯-4,4’-二氨基-二苯基甲烷(MOCA)。在实际应用中,软段和硬段以及硬段中扩链剂的类型可以根据发声装置的实际需求进行选择,本发明对此不做限制。
可选地,所述声学改善填料124为沸石、分子筛、活性炭、金属有机骨架化合物、共价有机骨架材料、多孔氧化铝、多孔二氧化硅中的至少一种。
具体地,在实际应用中,声学改善填料124可以采用上述任意一种材料制成,也可以采用多种材料混合而成,丰富一级孔道的孔径类型,提高功能壳体的吸音效果。其中,沸石、分子筛具有较多的微孔结构,能够为声学改善填料124提供更大的比表面积,提高其吸音效果。而活性炭等材料同时具有微孔结构和介孔结构,应用于功能壳体上,也能够提高吸音效果。在一种实施例中,所述声学改善填料124为沸石、分子筛、活性炭中的一种。
可选地,所述多孔结构123的孔径范围为0.5nm~30nm,孔容积为0.1mL/g~1mL/g。
具体地,在实际应用中,声学改善填料124中的多孔结构123的孔径的类型越多,对于吸音效果越好。例如,声学改善填料124中可以包括微孔和介孔,其中,使空气分子能够更加顺畅地进出于多孔结构123。在本实施例中,多孔结构123的孔径范围为0.5nm~30nm,例如0.5nm、0.6nm、0.8nm、1nm、1.5nm、2nm、3nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm等。
另外,多孔结构123的孔容积的数量对于降低谐振频率的效果,即吸音效果也有显著影响,孔容积越高,对于降低谐振频率的效果越好,但孔容积也不宜过高,如果孔容积过高,容易造成功能壳体的结构稳定性降低。
在孔容积小于0.1mL/g时,功能壳体对空气分子的吸附、脱附能力明显降低,较低的孔容积造成空气分子无法顺畅的进出功能壳体内的孔道结构,尤其是无法顺畅地进出声学改善填料124中的微孔结构中,导致声学改善填料124无法大量吸收空气分子。当功能壳体的孔容积大于1mL/g时,由于孔道结构过多,实体支撑结构减少,容易造成功能壳体的结构稳定性明显降低的现象,进而容易导致外壳10碎裂等问题。将孔容积限定为为0.1mL/g~1mL/g,例如0.2mL/g、0.3mL/g、0.5mL/g、0.8mL/g、0.9mL/g、1mL/g,结合多孔结构123的孔径范围,能够使得功能壳体同时兼顾吸音效果和结构稳定性。
可选地,所述功能壳体还包含纤维增强材料,所述纤维增强材料为碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维和芳纶纤维中的至少一种。
具体地,功能壳体在使用过程中,具有一定的强度要求,在其组成成分中掺入限位增强材料,可以提高有机气凝胶基材122的强度,从而使功能壳体的抗冲击能力等力学方面的性能提高,能够更好地保护发声装置的外壳10内的零部件,提高外壳10的使用寿命。其中,纤维增强材料可以是碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维和芳纶纤维中的一种,也可以是采用其中的几种组合而成,本发明对此不做限制。
可选地,所述纤维增强材料的质量占所述功能壳体总质量的0~60%。纤维增强材料可以提高有机气凝胶基材122的强度,从而使功能壳体的抗冲击能力等力学方面的性能提高,但纤维增强材料在功能壳体中的占比也不宜过多,过多的话会影响声学改善填料124在有机气凝胶基材122中的占比,降低功能壳体的吸音效果。
在本实施例中,纤维增强材料的添加量可保持在功能壳体总质量的60%以下,例如50%、40%、30%、20%、10%等,特别地,在纤维增强材料占功能壳体总质量的30%或40%时,既能够保证功能壳体的整体强度,又能够使功能壳体内含有适量的声学改善填料124,以保证功能壳体的吸音效果。
可选地,所述功能壳体的厚度为0.2mm~5mm。
具体地,如果功能壳体的厚度过厚,容易导致发声装置的外壳10的质量增大,或后声腔121的体积变小,不利于降低发声装置的谐振频率,导致其声学效果降低。而功能壳体的厚度过薄则会导致发声装置的外壳10容易变形,导致其结构稳定性变差。将功能壳体的厚度设置在0.2mm~5mm之间,例如0.2mm、0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、1.5mm、2mm、2.8mm、3mm、4mm、4.5mm、5mm,能够兼顾发声装置的质量、声学效果以及结构稳定性。
可选地,所述后腔壳体12的全部由所述功能壳体组成。
在实际应用中,发声装置的后腔壳体12可以全部设置为功能壳体,也可以是仅有一部分为功能壳体,另一部分采用传统的壳体形式,例如采用PC制成的壳体。例如,在一种实施例中,后腔壳体12还形成有主体部,主体部与功能壳体为一体注塑成型或胶粘连接,形成整个发声装置的后腔壳体12。而在另一种实施例中,基于发声装置的轻薄化和小型化需求,以及对于发声装置的发声效果要求较高的情况下,后腔壳体12则可全部设计为功能壳体,通过实现虚拟增大发声装置的声学后腔的谐振空间来满足上述要求。
可选地,所述外壳10与所述前声腔111对应的部分为前腔壳体11,所述前腔壳体11与所述后腔壳体12插接或粘接装配;所述主体部和所述前腔壳体11均采用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、铝合金、镁合金、金属基复合材料中的至少一种制备而成。
本发明还提供了一种发声装置,参考图1,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性能。其中,外壳10的后腔壳体12的至少一部分采用上述功能壳体制成,既可以提高发声装置的声学性能,满足发声装置轻薄化、小型化的设计需求,又提高了发声装置的外壳10的结构稳定性,保证了发声装置的声学性能。
本发明还提供了一种电子设备,其包括根据本发明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。本发明提供的发声装置在保证声学性能的情况下更容易满足小型化、轻型化的要求,能够为电子设备的轻薄化、高性能要求提供支持。本发明提供的电子设备在跌落、碰撞等情况下,其发声装置的稳定性、可靠性也能够得到更好的保证。
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1:
在本实施例中,发声装置的外壳10采用含有有机气凝胶基材122和声学改善填料124的功能壳体制备而成,其中,有机气凝胶基材122采用聚氨酯气凝胶(聚氨酯气凝胶中含氨基甲酸酯基团单元),声学改善填料124采用ZSM-5分子筛,ZSM-5分子筛被配比为占外壳10质量的33%。外壳10的具体制备过程如下:
第一步:取50g聚氨酯湿凝胶和25g ZSM-5分子筛,将ZSM-5分子筛均匀分布在聚氨酯湿凝胶中,配置成质量分数(固含量)为15%的聚氨酯湿凝胶。
第二步:将上述含有ZSM-5分子筛的聚氨酯湿凝胶注塑成外壳10,并在-40℃的条件下冷冻1h,在真空度<100Pa的条件下下干燥2h,得到含有ZSM-5分子筛的聚氨酯气凝胶外壳10。
经检测,上述含有ZSM-5分子筛的聚氨酯气凝胶外壳10的阻尼值为0.2。
对比例1:
在本对比例1中,发声装置由外壳10和发声单体20组装而成,参考图1,其中,外壳10为采用PC材料制成的PC外壳10,其形状尺寸与实施例1得到的含有ZSM-5分子筛的聚氨酯气凝胶外壳10的形状尺寸完全一致,其具体制备过程略。
经检测,上述PC外壳10的阻尼值为0.06。
将对实施例1得到的含有ZSM-5分子筛的聚氨酯气凝胶外壳10和对比例1中得到的PC外壳10分别与发声单体20组装后得到不同的发声装置,参考图1,分别对每个发声装置进行滚筒跌落测试(跌落高度1.5m,跌落次数300次),每组测试10只产品,试验后观测和记录发声装置是否有形变、开裂情况。记录结果下如表1所示:
表1跌落实验结果
发声装置的外壳 壳体情况
含有ZSM-5分子筛的聚氨酯气凝胶外壳 10只均无形变开裂
PC外壳 3只变形开裂,7只无变形开裂
通过表1可以看出:采用具有氨基甲酸酯基团单元的有机气凝胶基体制备而成的聚氨酯气凝胶外壳10,其氨基甲酸酯基团单元内的软段和硬段分别为外壳10提供了良好的柔韧性和结构刚度,使外壳10的阻尼值为0.2,使得发声装置在跌落过程中,能够更好地缓冲冲击力,保护壳体不被撞裂或变形。
而PC外壳10阻尼值仅有0.06,在跌落过程中,外壳10受到的撞击力无法被吸收掉,导致外壳10容易发声形变和开裂。因此,本发明提供的发声装置的外壳10具有优异的柔韧性,能够提高发声装置的结构稳定性。
进一步地,将对实施例1得到的含有ZSM-5分子筛的聚氨酯气凝胶外壳10和对比例1中得到的PC外壳10分别与相同型号的发声单体20组装后得到不同的发声装置,并对其进行声学测试,得到如图3所述的IMP(阻抗测试)曲线图和如图4所示的FR(频率响度)曲线图。
如图3所示,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ZSM-5分子筛的聚氨酯气凝胶外壳10的发声装置的谐振频率F0为800Hz,相比于对比例1提供的PC外壳10的发声装置的谐振频率900Hz,减小了100Hz,有效地降低了F0,使得发声装置的低音音效更佳。
如图4所示,在FR曲线图中,横坐标代表声音振动的频率(Hz),纵坐标代表声音的响度(dB),由图4可以看出,在低频1000Hz以下部分,在相同的频率下,实施例1提供的含有ZSM-5分子筛的聚氨酯气凝胶外壳10的发声装置的响度大于对比例提供的PC外壳10发声装置的响度,即发声装置的低音更响亮,音质更佳。
通过上述实施例1和对比例1可知,本发明提供的发声装置的外壳10,将其应用在发声装置时,其可以有效降低发声装置的谐振频率以及有效提升发声装置的响度,使发声装置的声学性能更佳。
实施例2:
在本实施例中,发声装置的外壳10采用含有有机气凝胶基材122和声学改善填料124的功能壳体制备而成,其中,有机气凝胶基材122采用聚氨酯气凝胶,声学改善填料124采用ZSM-5分子筛。分别制备声学改善填料124质量占外壳10质量的33%和55%的外形一致的聚氨酯气凝胶外壳10,具体制备过程参考实施例1,经检测,其阻尼值均为0.2。
对比例2:
在本对比例中,发声装置的外壳10采用含有有机气凝胶基材122和声学改善填料124的功能壳体制备而成,其中,有机气凝胶基材122采用聚酰亚胺气凝胶,声学改善填料124采用ZSM-5分子筛。分别制备声学改善填料124质量占外壳10质量的33%和55%的聚酰亚胺气凝胶外壳10,具体制备过程同样参考实施例1,且本对比例中的外壳10的形状尺寸与实施例2中的聚氨酯气凝胶外壳10的形状一致,经检测,其阻尼值均为0.2。
将对实施例2得到的具有两种不同声学改善填料124的含有ZSM-5分子筛的聚氨酯气凝胶外壳10和对比例2中得到的具有两种不同声学改善填料124的含有ZSM-5分子筛的聚酰亚胺气凝胶外壳10分别与发声单体20组装后得到不同的发声装置,参考图1,分别对每个发声装置按照以下步骤进行声学测试;
第一步:检测各发声装置的初始声学性能,即谐振频率,并分别记录;
第二步:将各发声装置放置在85℃的温度下,85%Rh的湿度条件下,并施加3.5V电压以及粉噪信号,连续通电工作160h,进行可靠性实验;
第三步:可靠性实验后,检测各发声装置的声学性能,计算实验前后谐振频率的变化量,并观测后腔壳体12的粉体脱落情况。
记录和观测结果如下表2所示:
表2声学性能和可靠性实验
Figure BDA0003723887190000121
由表2可知:在具有相同声学改善填料124占比的情况下,当ZSM-5分子筛的含量为33%时,聚氨酯气凝胶外壳10和聚酰亚胺气凝胶外壳10的初始性能基本一致,而在进行可靠性实验以后,谐振频率F0的变化量相差较小。
当ZSM-5分子筛的含量为55%时,聚氨酯气凝胶外壳10的发声装置的初始声学性能要高于聚酰亚胺气凝胶外壳10 12Hz。在进行可靠性实验后,聚氨酯气凝胶外壳10的F0变化量为25Hz,而聚酰亚胺气凝胶外壳10的F0变化量为68Hz,两者相差43Hz,已经超出实验变化量的标准限定范围60Hz。
由上述分析可知,具有氨基甲酸酯基团单元的有机气凝胶外壳10相比于其它类型的有机气凝胶外壳10使发声装置具有更低的谐振频率,更好的声学性能。并且,具有氨基甲酸酯基团单元的有机气凝胶外壳10能够填充较高含量的声学改善填料124,而不影响谐振频率的变化量,使发声装置的声学性能进一步得到提高。
另外,由表2还可知:当ZSM-5分子筛的含量为55%时,聚氨酯气凝胶外壳10没有粉体脱落的现象,而聚酰亚胺气凝胶外壳10有粉体脱落的情况。在发声装置发声的过程中,粉体脱落容易进入发声单体20的磁路中,会影响其正常工作。
聚氨酯气凝胶外壳10没有粉体脱落的现象,是由于聚氨酯分子结构中含有氨基甲酸酯基团,氨基甲酸基团中的-NCO基团能够与ZSM-5分子筛表面的硅羟基吸附水形成脲键,使得声学改善填料124与有机气凝胶的结合力更好,外壳10结构更稳定。
需要说明的是,上文涉及的各个实施例均基于“采用有机气凝胶制备声学器件”这一创新的发明思路。对于上文引用的对比例中涉及有机气凝胶的情况,并不代表“采用有机气凝胶制备声学器件”属于常规技术手段和现有技术。此类对比例是为了更好地体现本发明的实施例具备优化的性能效果,用以表征本发明技术方案的先进性。
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 (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壳体,所述后腔壳体的至少一部分形成为功能壳体,所述功能壳体的阻尼值为0.1~0.5;
所述功能壳体包含有机气凝胶基材和分布于所述有机气凝胶基材中的声学改善填料,所述有机气凝胶基材具有氨基甲酸酯基团单元,所述声学改善填料具有多孔结构,所述声学改善填料的质量占所述功能壳体总质量的10%~60%。
2.根据权利要求1所述的一种发声装置的外壳,其特征在于,所述有机气凝胶基材中的有机气凝胶分子链中具有交替排布的软段和硬段,其中,所述软段的占比为20%~50%。
3.根据权利要求2所述的一种发声装置的外壳,其特征在于,所述软段为聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚醚酯多元醇中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的一种发声装置的外壳,其特征在于,所述硬段包括异氰酸酯和扩链剂,所述扩链剂包括醇类扩链剂和/或胺类扩链剂。
5.根据权利要求4所述的一种发声装置的外壳,其特征在于,所述醇类扩链剂包括:1,4-丁二醇(BDO)、1,6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷中的至少一种;
所述胺类扩链剂包括:3,3’-二氯-4,4’-二氨基-二苯基甲烷(MOCA)。
6.根据权利要求1所述的一种发声装置的外壳,其特征在于,所述声学改善填料的质量占所述功能壳体总质量的20%~60%。
7.根据权利要求1所述的一种发声装置的外壳,其特征在于,所述声学改善填料为沸石、分子筛、活性炭、金属有机骨架化合物、共价有机骨架材料、多孔氧化铝、多孔二氧化硅中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种发声装置的外壳,其特征在于,所述多孔结构的孔径范围为0.5nm~30nm,孔容积为0.1mL/g~1mL/g。
9.根据权利要求1所述的一种发声装置的外壳,其特征在于,所述功能壳体还包含纤维增强材料,所述纤维增强材料为碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维和芳纶纤维中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的一种发声装置的外壳,其特征在于,所述纤维增强材料的质量占所述功能壳体总质量的0~60%。
11.根据权利要求1所述的一种发声装置的外壳,其特征在于,所述功能壳体的厚度为0.2mm~5mm。
12.根据权利要求1所述的发声装置的外壳,其特征在于,所述后腔壳体的全部由所述功能壳体组成。
13.根据权利要求1所述的发声装置的外壳,其特征在于,所述后腔壳体还形成有主体部,所述主体部与所述功能壳体为一体注塑成型或胶粘连接。
14.根据权利要求13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壳体,所述前腔壳体与所述后腔壳体插接或粘接装配;
所述主体部和所述前腔壳体均采用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、铝合金、镁合金、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:发声单体和权利要求1-14任意一项所述的发声装置的外壳,所述发声单体位于所述外壳内。
16.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求15所述的发声装置。
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