CN115175055A - 发声装置的外壳、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、发声装置和电子设备。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；所述功能壳体包含有机气凝胶基材和分布于所述有机气凝胶基材内的声学改善填料，所述有机气凝胶基材具有酰亚胺环结构，所述声学改善填料具有多孔结构；所述功能壳体的吸水率小于或等于5％，所述功能壳体的孔容积为0.5cm3/g～5cm3/g，在200℃的条件下，所述功能壳体的模量损失率小于或等于40％。本发明提供的发声装置的外壳具有更好的耐高低温性能和模量稳定性，且外壳的吸水率较低，提升了其在高湿环境下的结构稳定性，而且外壳还具有良好的吸音效果，提升发声装置的发声效果。
Description
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。微型扬声器模组的小型化设计，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，已经不能满足所需降低扬声器谐振频率。另外，传统扬声器的外壳对高温高湿的环境不耐受，使得其结构稳定性和性能稳定性较差，在高温和低温环境下的谐振频率变化量较大，影响发声效果。
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；
所述功能壳体包含有机气凝胶基材和分布于所述有机气凝胶基材内的声学改善填料，所述有机气凝胶基材具有酰亚胺环结构，所述声学改善填料具有多孔结构；
所述功能壳体的吸水率小于或等于5％，所述功能壳体的孔容积为0.5cm3/g～5cm3/g，在200℃的条件下，所述功能壳体的模量损失率小于或等于40％。
可选地，所述有机气凝胶基体中的有机气凝胶分子中具有含氟基团。
可选地，所述功能壳体的密度为0.1g/cm3～1.5g/cm3。
可选地，所述声学改善材料的密度为0.1g/cm3～2.5g/cm3。
可选地，所述声学改善材料为沸石、分子筛、活性炭、金属有机骨架化合物、共价有机骨架材料、多孔氧化铝和多孔二氧化硅中的至少一种。
可选地，所述声学改善材料的形状为球状、类球状、棒状、方形状或不规则形状。
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，所述酰亚胺环结构包括：
脂肪族酰亚胺
和/或
芳香族酰亚胺
可选地，在-80℃～300℃的温度范围内，所述功能壳体的模量变化率小于或等于50％。
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、镁合金和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，本发明采用具有酰亚胺环结构的有机气凝胶分子，能够使制备的功能壳体具有较低的吸水率和较好的耐高温效果。将其应用于发声装置中时，不仅能够使发声装置耐受高、低温以及高湿等环境条件，还降低了发声装置在高低温环境和高湿环境下谐振频率的变化量，实现了同时提高发声装置的结构稳定性和性能稳定性的技术效果。
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1提供的外壳与对比例1提供的外壳的IMP曲线对比图。
图4是本发明提供的实施例1提供的外壳与对比例1提供的外壳的FR曲线对比图。
图5是本发明提供的实施例2提供的外壳与对比例1提供的外壳的IMP曲线对比图。
图6是本发明提供的实施例2提供的外壳与对比例1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、多孔网络结构；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至图2所示，根据本发明的第一方面，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；所述功能壳体包含有机气凝胶基材122和分布于所述有机气凝胶基材122内的声学改善填料124，所述有机气凝胶基材122具有酰亚胺环结构，所述声学改善填料124具有多孔结构；所述功能壳体的吸水率小于或等于5％，所述功能壳体的孔容积为0.5cm3/g～5cm3/g，在200℃的条件下，所述功能壳体的模量损失率小于或等于40％。
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体积的大小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由具有酰亚胺结构的有机高分子材料制备而成，例如脂肪族酰亚胺、芳香族酰亚胺。声学改善填料124分布于有机气凝胶基体内，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，由于声学改善填料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整体质量变轻，有利于发声装置的轻薄化和小型化的设计。
另外，功能壳体内孔容积的数量对于降低谐振频率的效果有显著影响，功能壳体的孔容积越高，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0.5cm3/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5cm3/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，进而容易导致外壳碎裂等问题。
当功能壳体的孔容积在0.5cm3/g～5cm3/g之间，功能壳体既能起到良好的声学性能，并且不会出现结构可靠性降低等问题。例如，孔容积可以为0.5cm3/g、0.7cm3/g、0.8cm3/g、1cm3/g、1.5cm3/g、2cm3/g、2.5cm3/g、3cm3/g、3.5cm3/g、4cm3/g、5cm3/g等。特别地，而当功能壳体的孔容积为3cm3/g或3.5cm3/g时，声学改善填料124中的介孔结构的含量上升，使得功能壳体内的孔道结构满足了是空气分子快速进出的需要，对空气分子进行吸附、脱附的响应速度明显上升，对于发声装置的后声腔121的等效扩容倍率明显上升。孔容积继续升高后，微孔的含量也相应上升，声学改善填料124吸附空气分子的量也显著上升，由此能够更好的起到降低谐振频率的作用。
另一方面，功能壳体的吸水率对发声装置的外壳10对于高湿环境的耐受度就有较大影响，若功能壳体的吸水率过高，会导致发声装置不易在高湿环境中长时间存储，影响其使用寿命，而吸水率越低，使得发声装置越能够耐受高湿环境。本发明将其吸水率设置在5％以下，能够使发声装置的外壳10具对于高湿的环境具有良好的耐受力，尤其在吸水率降低至0.15％以下，例如0.06％、0.09％或0.13％时，对于高湿环境的耐受力的效果更加显著。
在另一种实施例中，采用具有聚酰亚胺环结构的有机气凝胶基材122制备而成的功能壳体对于高温环境的耐受度较高，使得其在高温环境中的模量损失率更小，在200℃的条件下，功能壳体的模量损失率能够低至40％以下，尤其是降低至25％以下时，大大提高了发声装置外壳10的结构稳定性。良好的结构稳定性使得发声装置在高温或低温环境下的谐振频率变化量较小，同时提高了发声装置的发声效果。
需要注意的是，本发明中的功能壳体可以作为发声装置的整个后腔壳体，也可以是作为后腔壳体的一部分，具体根据发声装置的实际需求进行选择和设计。
可选地，所述有机气凝胶基体中的有机气凝胶分子中具有含氟基团。
具体地，功能壳体的吸水率表征了其疏水效果，酰亚胺环结构是一种具有吸水性极性基团，在合成酰亚胺环结构具有聚酰亚胺气凝胶的过程中，可以通过引入含氟结构的单体来降低聚酰亚胺气凝胶的吸水率。含氟基团能够与碳元素结合成极性更弱的微观结构，从而降低吸附性能。具体制备方法可以采用如下步骤进行：
第一步：选取二酐和二胺单体、交联剂和分散剂等其他助剂以一定比例聚合得到聚酰胺酸盐水凝胶；其中，二酐和二胺单体选取含有氟原子取代的C-F基团单体。相应的，极性更强的C-H键减少，这样就能够有效降低最终合成的聚酰亚胺气凝胶的吸水率。
第二步，将上述聚酰胺酸盐水凝胶通过模具进行压合成型；
第三步，将初步成型后的聚酰胺酸盐水凝胶进行冷冻干燥，定型后经过热环化工艺，最终制得成型的聚酰亚胺气凝胶。
在制备过程中，由于氟原子电子极化度很小，电负性很大，会形成能量很高的C-F键，使得氟原子不会与水分子中的氢形成氢键，在最终合成的聚酰亚胺气凝胶中，随着氟原子含量的增加，含有酰亚胺环结构的聚酰亚胺有机气凝胶的吸水率会降低，将其应用于功能壳体中，可使其吸水率低至5％以下，例如，吸水率可以达到4％、3％、2％甚至更低，使功能壳体能够耐受高湿的条件存储，拓展了发声装置的使用环境条件。
可选地，所述功能壳体的密度为0.1g/cm3～1.5g/cm3。
具体地，功能壳体的密度直接影响发声装置的外壳10的重量，采用有机气凝胶与声学改善填料124的结合，使功能壳体的密度达到0.1g/cm3～1.5g/cm3的范围内。如果密度过大，则会导致发声装置的外壳10重量较大，限制发声装置的轻薄化设计需求。如果密度过小，会导致功能壳体的整体刚度较低，容易受到外界碰撞后遭到损坏。而将功能壳体的密度保持在上述范围内，可以兼顾外壳10的质量和结构稳定性的需求。在一种实施例中，功能壳体的密度为0.1g/cm3、0.3g/cm3、0.5g/cm3、0.8g/cm3、1g/cm3、1.2g/cm3、1.5g/cm3等。其中，当功能壳体的密度为0.3g/cm3时，不仅能兼顾发声装置的质量和结构稳定性的需求，还能够降低发声装置的谐振频率，进一步提高发声装置的发声效果。
可选地，所述声学改善材料的密度为0.1g/cm3～2.5g/cm3。
具体地，声学改善填料124的密度对于最终制备的发声装置的外壳10的吸音效果具有一定程度的影响。如果声学改善填料124的密度过小，会导致声学改善填料124在外壳10中的添加量上限减小，使外壳10无法达到有效的声学改善效果，而声学改善填料124的密度过大，会导致影响声学改善填料124对于空气分子的吸收或脱附，影响吸音效果。当声学改善材料的密度为0.1g/cm3～2.5g/cm3内时，可以起到更好的吸音效果，提高发声装置的声学效果。例如，声学改善填料124的密度可以为0.1g/cm3、0.2g/cm3、0.5g/cm3、1g/cm3、1.2g/cm3、1.5g/cm3、1.8g/cm3、2g/cm3、2.1g/cm3、2.5g/cm3等。
可选地，所述声学改善材料为沸石、分子筛、活性炭、金属有机骨架化合物、共价有机骨架材料、多孔氧化铝和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，多种材料混合时，可以丰富声学改善填料124中孔道结构的孔径类型，以提高功能壳体的吸音效果。其中，沸石、分子筛具有微孔和介孔结构，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。而活性炭等材料具有丰富的微孔结构，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，参考图2，所述声学改善材料的形状为球状、类球状、棒状、方形状或不规则形状。
具体地，声学改善填料124的形状对于最终形成的功能壳体的吸音效果也具有一定的影响。例如，采用球形的活性炭声学改善填料124时，各活性炭粒子之间能够形成更均匀、更细密的孔道结构，进而提高了活性炭的声学性能。在实际应用中，不同的声学改善填料124具有不同的形状，而不同的形状对于材料本身的吸音效果具有不同效果，具体可以根据发声装置的实际需求进行选择，以尽可能提高功能壳体的吸音效果。
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内的零部件，提高外壳的使用寿命。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％。
具体地，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，所述聚酰亚胺环结构包括：
脂肪族酰亚胺
和/或
芳香族酰亚胺
具体地，脂肪族聚酰亚胺和芳香族聚酰亚胺的分子式中均含有酰亚胺环结构，使得制备的功能壳体的高温耐受能力提高。在实际应用中，有机气凝胶基材122可以采用脂肪族聚酰亚胺或芳香族聚酰亚胺中的一种材料制备而成，也可以采用两种材料混合而成，本发明对此不做限制。
可选地，在-80℃～300℃的温度范围内，所述功能壳体的模量变化率小于或等于50％。
具体地，在实际应用中，发声装置可能会处于温度变化范围较大的使用环境中，高温或者低温条件均会影响功能壳体的模量变化率，从而影响发声装置外壳10的结构稳定性。而采用含有酰亚胺环结构的有机气凝胶基材122制备的有机气凝胶外壳10，对于环境的耐受力较高，使得在-80℃～300℃的温度范围内，功能壳体的模量变化率小于或等于50％，甚至可以低至40％、30％、20％、10％等，提高了发声装置的外壳10在极端环境中结构的稳定性。
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、镁合金和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，提高了发声装置在各种电子设备中的适用性，又具有对环境的高度耐受性，使得发声装置在易于存储，降低了其在高温环境和低温环境下谐振频率的变化量，实现了同时提高发声装置的结构稳定性和性能稳定性的技术效果.
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。
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，发声装置由外壳10和发声单体20组装而成，参考图1，其中，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，并且，在合成聚酰亚胺气凝胶的过程中采用了含氟链段的4,4'-六氟异丙基邻苯二甲酸酐材料，以使外壳10的吸水率降低至5％以下，声学改善填料124采用ZSM-5分子筛，外壳10的具体制备过程如下：
第一步：取97.3g(0.9mol)的对苯二胺，将其溶解在1L的N-甲基吡咯烷酮中，并在搅拌状态下少量、多次加入444.24g(1mol)的4,4'-六氟异丙基邻苯二甲酸酐，在冰水浴中进行约5h的聚合反应，然后加入8g(0.02mol)交联剂1,3,5-三(氨基苯氧基)苯制得酰胺酸盐溶液。
第二步：将上述聚酰胺酸盐溶液缓慢倒入丙酮中，沉析得到的沉析丝状物即为聚酰胺酸盐，将聚酰胺酸盐干燥至恒重，其中，聚酰胺酸盐作为制备有机气凝胶的基材。
第三步：取50g聚酰胺酸盐和22.7g ZSM-5分子筛分散于水中，配置成质量分数(固含量)为15％的聚酰胺酸盐水凝胶，其中，ZSM-5分子筛作为声学改善填料124，其具有微孔结构和介孔结构，能够实现吸音效果。
第四步：取0.7mg聚酰胺酸盐水凝胶，并将其置于外壳10的上、下模具中间，然后将模具放置在热压成型机上，在60℃的条件下热压成型后取出，这一步主要是将聚酰胺酸盐水凝胶成型为发声装置的外壳10。
第五步：将上述热压成型后的产品放置在-50℃的条件下进行气氛冷冻干燥，制成聚酰胺酸盐气凝胶，再对得到的聚酰胺酸盐气凝胶进行程序升温(180℃/1h，350℃/4h)，使聚酰胺酸盐气凝胶内部形成交错的多孔网络结构123，ZSM-5分子筛填料嵌入在这些多孔网络结构123中，得到含有ZSM-5分子筛声学改善填料124的聚酰亚胺气凝胶外壳。
对上述含有ZSM-5分子筛声学改善填料124的聚酰亚胺气凝胶外壳的吸水率、孔容积以及200℃模量损失率为进行检测，其吸水率为0.06％，孔容积为3.0cm3/g，200℃模量损失率为25％，均在设计范围内。
实施例2：
在本实施例中，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，并且，在合成聚酰亚胺气凝胶的过程中采用了含氟链段的4,4'-六氟异丙基邻苯二甲酸酐材料，以使外壳10的吸水率降低至5％以下，声学改善填料124采用木质活性炭，其外形尺寸与实施例1中得到的含有ZSM-5分子筛声学改善填料124的聚酰亚胺气凝胶外壳完全一致，具体制备过程如下：
第一步：取97.3g(0.9mol)的对苯二胺，将其溶解在1L的N-甲基吡咯烷酮中，并在搅拌状态下少量、多次加入444.24g(1mol)的4,4'-六氟异丙基邻苯二甲酸酐，在冰水浴中进行约5h的聚合反应，然后加入8g(0.02mol)交联剂1,3,5-三(氨基苯氧基)苯制得酰胺酸盐溶液。
第二步：将上述聚酰胺酸盐溶液缓慢倒入丙酮中，沉析得到的沉析丝状物即为聚酰胺酸盐，将聚酰胺酸盐干燥至恒重，其中，聚酰胺酸盐作为制备有机气凝胶的基材。
第三步：取5g聚酰胺酸盐、2.27g木质活性炭均匀分散于水中，配置成质量分数(固含量)为15％的聚酰胺酸盐水凝胶。在上述材料中，木质活性炭作为声学改善填料124，其具有微孔结构，能够实现吸音效果。
第四步：取0.7mg聚酰胺酸盐水凝胶，并将其置于外壳10的上、下模具中间，然后将模具放置在热压成型机上，在60℃的条件下热压成型后取出，这一步主要是将聚酰胺酸盐水凝胶成型为发声装置的外壳10。
第五步：将上述热压成型后的产品先放置在-50℃的条件下进行气氛冷冻干燥，制成聚酰胺酸盐气凝胶，再对得到的聚酰胺酸盐气凝胶进行程序升温(180℃/1h，350℃/4h)，使聚酰胺酸盐气凝胶内部形成交错的多孔网络结构123，木质活性炭嵌入在这些多孔网络结构123中，得到含有木质活性炭声学改善填料124的聚酰亚胺气凝胶外壳。
对上述含有木质活性炭声学改善填料124的聚酰亚胺气凝胶外壳的吸水率、孔容积以及200℃模量损失率为进行检测，吸水率为0.13％，孔容积为3.5cm3/g，200℃模量损失率为23％，均在设计范围内。
对比例1：
在本对比例中，外壳为采用PC材料制成的PC外壳，其形状尺寸与实施例1得到的含有ZSM-5分子筛声学改善填料的聚酰亚胺气凝胶外壳和实施例2中得到的含有木质活性炭声学改善填料的聚酰亚胺气凝胶外壳完全一致，其具体制备过程略。
将实施例1和实施例2中得到的外壳与对比例1中的PC外壳按照以下测试条件和测试步骤进行吸水率测试：
第一步：将实施例1的外壳、实施例2的外壳和对比例1的PC外壳分别称重质量和记录，此重量即为外壳实验前质量。
第二步：称重后将将实施例1的外壳、实施例2的外壳和对比例1的PC外壳均放于一表面皿中，然后将表面皿放置在内径240mm的干燥器内隔板上，干燥器底部添加200mL水，将干燥器密闭放置在25℃的环境中。
第三步：待24h后打开干燥器，取出干燥器中的实施例1的外壳、实施例2的外壳和对比例1的PC外壳，并对其分别称量质量和记录，记为实验后质量。
第四步：根据上述实验记录，按照以下公式进行吸水率的计算。
吸水率＝(实验后质量-实验前质量)/实验前质量*100％)
经过上述检测和计算可得：实施例1的外壳的吸水率为0.06％，实施例2的外壳的吸水率为0.13％，对比例1的PC外壳的吸水率为0.25％。这说明，采用含有酰亚胺结构的材料制备的聚酰亚胺气凝胶外壳，能够经过疏水处理后实现较低的吸水率，使发声装置的外壳能够实现耐受长期高湿的条件存储，拓展了发声装置的使用环境条件，提高了发声装置的外壳的结构稳定性。
进一步地，将由实施例1和对比例1中得到的外壳分别与发声单体20进行组装得到不同的发声装置，分别对每个发声装置进行声学测试，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分子筛的聚酰亚胺气凝胶外壳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分子筛的聚酰亚胺气凝胶外壳的发声装置的响度大于对比例1提供的PC外壳发声装置的响度，即发声装置的低音更响亮，音质更佳。
将由实施例2和对比例1中得到的外壳分别与发声单体20进行组装得到不同的发声装置，分别对每个发声装置进行声学测试，得到如图5所述的IMP曲线图和如图6所示的FR曲线图。
由图5可以看出，实施例2提供的含有木质活性炭的聚酰亚胺气凝胶外壳的发声装置的谐振频率F0为800Hz，相比于对比例1提供的PC外壳的发声装置的谐振频率950Hz，减小150Hz，有效地降低了F0，使得发声装置的低音音效更佳。
由图6可以看出，在低频1000Hz以下部分，在相同的频率下，实施例2提供的含有木质活性炭的聚酰亚胺气凝胶外壳的发声装置的响度大于对比例1提供的PC外壳发声装置的响度，即发声装置的低音更响亮，音质更佳。
通过上述实施例和对比例可知，本发明提供的发声装置的外壳，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。另外，在制备含有ZSM-5分子筛声学改善填料124的聚酰亚胺气凝胶外壳和制备含有ZSM-5分子筛声学改善填料124的聚酰亚胺气凝胶外壳的工艺过程中，还可以通过添加纤维增强材料，例如碳纤维等，以进一步提高外壳的强度。
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 (15)
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；
所述功能壳体包含有机气凝胶基材和分布于所述有机气凝胶基材内的声学改善填料，所述有机气凝胶基材具有酰亚胺环结构，所述声学改善填料具有多孔结构；
所述功能壳体的吸水率小于或等于5％，所述功能壳体的孔容积为0.5cm3/g～5cm3/g，在200℃的条件下，所述功能壳体的模量损失率小于或等于40％。
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，所述有机气凝胶基体中的有机气凝胶分子中具有含氟基团。
3.根据权利要求1所述的一种发声装置的外壳，其特征在于，所述功能壳体的密度为0.1g/cm3～1.5g/cm3。
4.根据权利要求1所述的一种发声装置的外壳，其特征在于，所述声学改善材料的密度为0.1g/cm3～2.5g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种发声装置的外壳，其特征在于，所述声学改善材料为沸石、分子筛、活性炭、金属有机骨架化合物、共价有机骨架材料、多孔氧化铝和多孔二氧化硅中的至少一种。
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，所述声学改善材料的形状为球状、类球状、棒状、方形状或不规则形状。
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。
8.根据权利要求7所述的发声装置的外壳，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％。
9.根据权利要求1所述的发声装置的外壳，其特征在于，所述酰亚胺环结构包括：
脂肪族酰亚胺
和/或
芳香族酰亚胺
10.根据权利要求1所述的发声装置的外壳，其特征在于，在-80℃～300℃的温度范围内，所述功能壳体的模量变化率小于或等于50％。
11.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。
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。
13.根据权利要求12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、镁合金和金属基复合材料中的至少一种制备而成。
14.一种发声装置，其特征在于，包括：发声单体和权利要求1-13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。
15.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求14所述的发声装置。
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| CN202210772392.8A CN115175055A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 发声装置的外壳、发声装置和电子设备 |
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Citations (5)
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-
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Patent Citations (5)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 卢宽广: "内置腔体中充填颗粒材料对夹层板吸隔声性能影响研究", 工程科技Ⅱ辑, 15 August 2018 (2018-08-15), pages 038 - 224 * |
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