CN115278477A - 用于发声装置的球顶、振膜组件、发声装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于发声装置的球顶、振膜组件、发声装置及电子设备；其中，所述用于发声装置的球顶包括有机气凝胶材料，所述球顶内部具有沿所述球顶厚度方向延伸的开孔通道；所述球顶的表面具有与所述开孔通道连通的透气孔，所述透气孔的孔径为0.05μm～20μm；所述球顶表面水滴角范围≥80°。根据本发明的球顶，球顶采用有机气凝胶材料制成，有机气凝胶材料制成的球顶内部具有沿其厚度方向延伸的通道，球顶的表面具有与开孔通道连通的透气孔。球顶上形成的通道和透气孔能起到在球顶两侧平衡气压的作用。透气孔的孔径小于水滴直径，从而还可以起到防水透气的效果，提升发声装置的防水性能。

Description

用于发声装置的球顶、振膜组件、发声装置及电子设备

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，更具体地，本发明涉及一种用于发声装置的球顶、振膜组件、发声装置及电子设备。

背景技术

近年来，电声器件朝向轻薄化、大功率化、高频化方向发展，消费者对音频设备播放音质要求越来越高，对音频设备的可靠性和防水性能提出更多的要求。防水较好的电声器件，其密封性会比较好，这样会导致电声器件工作时产生的热量促使腔体空气膨胀，推动振膜偏离平衡位置振动，会造成产生明显的杂音。

在现有的相关技术中，为解决上述问题，采用的解决方案是在对应后声腔位置的外围壳体上或者球顶上设有连通外界的阻尼孔，可用于散热和平衡后声腔内的气压，使振膜可以自由振动。但是，开设阻尼孔装配工艺复杂且存在一定的防水隐患。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于发声装置的球顶、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，提供了一种用于发声装置的球顶，所述球顶包括有机气凝胶材料，所述球顶内部具有沿所述球顶厚度方向延伸的开孔通道；

所述球顶的表面具有与所述开孔通道连通的透气孔，所述透气孔的孔径为0.05μm～20μm；

所述球顶表面水滴角范围≥80°。

可选地，所述有机气凝胶材料包括聚酰亚胺类、聚酰胺类、聚酯类、醛类、聚烯烃类、多糖类及有机硅类中的至少一种。

可选地，所述有机气凝胶材料的主链中含有酰亚胺环，所述酰亚胺环为脂肪族酰亚胺和/或芳香族酰亚胺。

可选地，所述脂肪族酰亚胺的结构包括：

可选地，所述芳香族酰亚胺的结构包括：

可选地，所述球顶还包括增强材料，所述增强材料为增强纤维和/或增强粒子。

可选地，所述增强材料占所述球顶总重量的质量百分比为0～80％。

可选地，所述增强纤维为短切纤维、连续纤维、织物及无纺布中的至少一种；

所述增强粒子为无机粒子氮化硼、碳化硅、炭黑、氧化铝及金属颗粒中的至少一种。

可选地，所述球顶的气体透过量为2.8×10^-3cm³/cm²·s·Pa～0.1cm³/cm²·s·Pa。

可选地，所述球顶的密度为0.05g/cm³～1g/cm³。

可选地，所述球顶的模量＞1GPa；

且/或，当所述球顶形变10％时，所述球顶的压缩强度为0.7MPa～100MPa。

可选地，所述球顶的厚度为40μm～300μm。

可选地，所述球顶中的有机气凝胶分子中具有含氟基团。

根据本发明的第二方面，提供了一种振膜组件，应用于发声装置，所述振膜组件包括：

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。

根据本发明的第三方面，提供了一种发声装置，所述发声装置包括如上所述的振膜组件。

根据本发明的第四方面，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。

本发明的球顶采用有机气凝胶材料制成，有机气凝胶材料能够使球顶具有多孔交错网络结构。球顶内部具有沿其厚度方向延伸的通道，球顶的表面具有与开孔通道连通的透气孔。该结构特点能使球顶两侧的空气相通，起到平衡气压的作用。进一步地，透气孔的孔径小于水滴的直径，从而还可以起到防水透气的效果，提升发声装置的防水性能。

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振膜组件的结构示意图之一。

图5是本发明实施例提供的振膜组件的结构示意图之二。

图6是本发明实施例提供的发声装置和现有发声装置后声腔为密封结构的总谐波失真(THD)测试曲线对比图。

附图标记说明：

100、球顶；110、开孔通道；120、透气孔；200、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3，本发明实施例提出了一种用于发声装置的球顶100，所述球顶100包括有机气凝胶材料，所述球顶100内部具有沿所述球顶100厚度方向延伸的开孔通道110；所述球顶100的表面具有与所述开孔通道110连通的透气孔120，所述透气孔120的孔径为0.05μm～20μm；所述球顶100表面水滴角范围≥80°。

可选的是，所述球顶100可以为平板状结构，如图1所示。

当然，如图2所示，所述球顶100还可以为凸包结构，或者其它异形结构状，本发明对此不做具体限定。

需要说明的是，所述球顶100至少由有机气凝胶材料形成。

在本发明的一些示例中，如图3所示，所述球顶100可以包括一层有机气凝胶层。

当然，所述球顶100并不限于仅包括一层有机气凝胶层，所述球顶100还可以包括多层有机气凝胶层。

例如：所述球顶100可以包括两层有机气凝胶层，或者可以包括三层有机气凝胶层等，可根据实际需要进行选择。

球顶通常设置在振膜上，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、强度高及防水透气等性能。

在本发明中，球顶100包括有机气凝胶层，所述有机气凝胶层可以由有机气凝胶材料形成，有机气凝胶材料是一种高孔隙率、低密度的材料，将其作为微型发声装置中的球顶的制作材料，能使该发声装置获得低密度、高强度等性能；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，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频性能。

在本发明中，有机气凝胶材料除了具有低密度及高强度的优势之外，该有机气凝胶材料内部具有很多开孔通道110，可如图3所示，将其用于制作球顶100之后，球顶100内部就会相应的具有开孔通道110。需要说明的是，球顶100内部不是一条直的通道，而是许多弯弯曲曲大小不均的开孔通道110，弯曲的通道结构，使形成的球顶100的耐水压能力也是非常高的，有利于使球顶100具有优良的防水性能。

水蒸气形成的水滴最小直径不小于20μm，且水滴的直径通常为100μm左右，本发明的球顶100，其表面的透气孔120的孔径为0.05μm～20μm，其要比水滴的直径小的多。因此，当水滴落在球顶100的表面上时，水滴很难透过球顶100。如此，可以使球顶100更好的实现透气不透水的性能，可以赋予球顶良好的防水性。可选地，球顶100表面的透气孔120的孔径可以为0.05μm、1μm、3μm、5μm、7μm、9μm、10μm、11μm、13μm、15μm、17μm、19μm和20μm等，本发明实施例中对此不作具体限制。

当透气孔120的孔径为5μm～15μm时，既可以使形成的球顶100结构稳定，又可以赋予球顶100极佳的防水透气性能。

在本发明中，球顶100表面水滴角范围≥80°。

球顶100的制作材料为有机气凝胶材料，可以使球顶100的表面具有许多的透气孔120。透气孔120的孔径越大，水滴角越小，气体透过量就越大。球顶100表面的透气孔120的孔径越小，水滴角越大，会出现水滴不能润湿表面且滚动的莲花效应。

在本发明中，将球顶100的表面水滴角范围设计的比较大，可以使水滴在落到球顶100的表面上之后不能润湿球顶100的表面，从而可以起到防水的效果。

可选地，球顶100的表面水滴角范围为80°、85°、90°、95°等，本发明实施例中对此不作限制。

当球顶100表面的水滴角范围大于85°以上时，落在球顶100表面上的水滴完全不能润湿表面，可以使球顶100达到较佳的防水效果。

根据本发明的球顶100，球顶100采用有机气凝胶材料制成，有机气凝胶材料能够使球顶100具有多孔交错网络结构，球顶100内部具有沿其厚度方向延伸的通道，球顶100的表面具有与开孔通道110连通的透气孔120，从而能与外界的气流相通起到平衡气压作用。而且，透气孔120的孔径小于水滴的直径，从而还可以起到防水透气的效果，提升发声装置的防水性能。

此外，本发明实施例的球顶100，基于有机气凝胶材料的特性，可以使自身具有质量轻，同时可以兼顾振动系统振动所需的强度、刚度、阻尼性能。

在本发明的一些示例中，所述球顶100的气体透过量为2.8×10^-3cm³/cm²·s·Pa～0.1cm³/cm²·s·Pa。

可选地，所述球顶100的气体透过量可以为2.8×10^-3cm³/cm²·s·Pa、1.5×10^{- 3}cm³/cm²·s·Pa、1×10^-3cm³/cm²·s·Pa、0.5×10^-3cm³/cm²·s·Pa、0.05cm³/cm²·s·Pa。

当球顶100的气体透过量为1.5×10^-3cm³/cm²·s·Pa～0.05cm³/cm²·s·Pa时，球顶100可以在防水的同时达到极佳的透气效果，而且不会影响球顶100的刚性、阻尼性等性能。

在本发明中，球顶100表面的透气孔120的孔径大小对球顶100表面的水滴角及气体透过量均具有一定的影响。以相同厚度的球顶为例进行说明：

球顶100表面的透气孔120的孔径越大，水滴角越小，气体透过量越大。

球顶100表面的透气孔120的孔径越小，水滴角越大，会出现水滴不能润湿表面且滚动的莲花效应。孔径较小的透气孔120可以阻挡滴落到球顶100表面的水滴进入球顶100的开孔通道110内。

在本发明中，球顶100表面的透气孔120的孔径、球顶100表面的水滴角及气体透过量之间的关系可如表1所示。

表1

有机气凝胶材料的球顶100具有多孔交错连通的网络结构，可实现与外界的气流相通。当球顶100的两个表面存在气压差和温度梯度时，气体可以从球顶100厚度方向上曲折贯通的开孔通道110中通过，也可以从一个孔道移到另一个孔道，可以从高浓度区域向低浓度区域扩散。当将本发明的球顶100应用于发声装置内，可起到平衡后声腔内的气压的作用，能够使设置该球顶的振膜自由振动，发声装置具有良好的发声效果。

需要说明的是，在本发明中，球顶100表面形成的透气孔120的孔径大小可通过控制冰晶生长的速度来调整。也就是说，在有机气凝胶材料的制备中通过控制冷冻速度可以调整球顶100表面上开孔的孔径大小。具体地，冷冻速度快，形成的晶核数量比较多，形成的晶粒会比较小，干燥后形成的孔的孔径就会比较小。而冷冻速度慢，形成的晶核尺寸会比较大，干燥后形成的孔的孔径会比较大。

在本发明中，球顶100表面的透气孔120的孔径尺寸为0.05μm～20μm。可以实现球顶100的透气、不透水，从而赋予球顶100良好的防水性能。

在本发明的一些示例中，所述球顶100的密度为0.05g/cm³～1g/cm³。例如，所述球顶100的密度可以为0.1g/cm³、0.2g/cm³、0.3g/cm³g、0.5g/cm³、0.7g/cm³、1.0g/cm³等。

球顶100的密度将会直接影响到球顶及振膜组件的重量。若球顶的密度过低，则会造成球顶及振膜组件的刚度较低，难以满足振膜组件的刚度需要。若球顶的密度过高，则会使得球顶及振膜组件的重量较大，不利于发声装置的轻薄化设计，同时会影响发声装置的中频灵敏度。

当球顶100的密度在0.2g/cm³～0.7g/cm³时，球顶100具有质量轻及结构稳定的特点，应用于发声装置中可兼顾振动系统振动所需的强度、刚度。

本发明的球顶，其制作材料主要是有机气凝胶。有机气凝胶材料是一类孔隙率大、比表面积高的固体材料，其体积大部分由空气构成，空气可以占材料总体积的80％～99.8％。其较金属箔及工程塑料，可以使形成的有机气凝胶球顶具有质量轻的特点。

在本发明的一些示例中，所述球顶100的模量＞1GPa；且/或，当所述球顶100形变10％时，所述球顶100的压缩强度为0.7MPa～100MPa。

本发明的球顶100的模量较大，可以达到大于1GPa，使得球顶100具有刚性较大的特点；同时，还有益于提升发声装置产品的高频性能。

同时，本发明的球顶100还具有较大的压缩强度，使球顶可以承受一定的压力，在长期的使用中球顶不易变形。也不易出现球顶划伤、碎裂等不良现象。

本发明的球顶100，其模量可以为1GPa、1.5GPa、2GPa、2.5GPa、3GPa等，甚至可以更大，本发明实施例中对此不做限制。当球顶形变10％时，球顶100的压缩强度例如可以为0.7MPa、10MPa、30MPa、50MPa、70MPa、90MPa、100MPa等，本发明实施例对此不作限制。

当球顶100的模量大于1GPa，同时球顶100的压缩强度在0.7MPa～100MPa时，基于球顶100的模量较大且具有较大压缩强度，可以使球顶100的强度和刚性得到极佳的改善，球顶100在振动过程中不易出现分割振动，使发声装置的整体听感更好。

在本发明的一些示例中，所述球顶100的厚度为40μm～300μm。

需要说明的是，发声装置的高频截止频率Fh与球顶的厚度相关。

若球顶的厚度过小，使用该球顶的发声装置截止频率就会过低。若球顶的厚度过大，则会影响发声装置内的振动空间。

例如，所述球顶100的厚度为40μm、60μm、80μm、100μm、120μm、150μm、200μm、250μm、300μm等，本发明实施例对此不做限制。

当球顶100的厚度在80μm～250μm时，可以提高发声装置的高频截止频率Fh，也不会影响发声装置内的振动空间。同时，基于球顶100的制作材料属于低密度材料，在该厚度下也不会导致球顶的整体重量增加。

在本发明的一些示例中，制作球顶100的基材为有机气凝胶材料，所述有机气凝胶材料包括聚酰亚胺类、聚酰胺类、聚酯类、醛类、聚烯烃类、多糖类及有机硅类中的至少一种。

在本发明中，球顶100的基材为有机气凝胶，有机气凝胶的骨架包含有机高分子，有机高分子包括聚酰亚胺类、聚酰胺类、聚酯类、醛类、聚烯烃类、多糖类及有机硅类中的至少一种。

有机气凝胶是通过溶胶凝胶法形成的有机高分子材料。在制备过程中，通过干燥处理使气体取代凝胶中的液相，进而形成具有纳米级多孔结构的固态材料，该固态材料还具凝胶的性质。这种材料即为本发明中采用的有机气凝胶材料。

在本发明中，有机气凝胶的骨架可以为一种采用高分子有机材料制成的气凝胶，不仅具有多孔和质轻的特征，相比于无机气凝胶材料，还具有一定的刚性，可应用于制备球顶100，使制得的球顶100具有质量轻、强度高的特性，可以满足发声装置内振动系统振动所需的强度、刚度、阻尼性能。

在实际应用中，可根据球顶100的实际需求选择上述有机高分子材料中的一种或者几种。

在本发明的一些示例中，所述球顶100包括有机气凝胶材料，所述有机气凝胶材料的主链中含有酰亚胺环，所述酰亚胺环为脂肪族酰亚胺和/或芳香族酰亚胺。

其中，所述脂肪族酰亚胺的结构包括：

其中，所述芳香族酰亚胺的结构包括：

在本发明的一些示例中，所述球顶100中的有机气凝胶分子中具有含氟基团。

从上述脂肪族聚酰亚胺和芳香族聚酰亚胺的分子结构式来看，脂肪族聚酰亚胺和芳香族聚酰亚胺的分子结构式中均含有酰亚胺环结构。含有酰亚胺环结构的材料在合成聚酰亚胺气凝胶的过程中能够通过含氟的单体实现疏水处理，这就可以使制备得到的球顶具有良好的疏水性能，也即可以使球顶具有较佳的防水性能。

并且，当有机气凝胶材料的主链中含有酰亚胺环，可以形成超轻、具有高度多孔交错网络结构的聚酰亚胺气凝胶材料，该材料因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，使其适合应用于发声装置。

也就是说，在本发明中，制作球顶100的基材可以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洞孔网络结构，具有低密度的特性。在相同的尺寸条件下，聚酰亚胺类有机气凝胶材料能够最大限度地减轻球顶的质量，从而实现降低发声装置的谐振频率以及提高发声装置的中频灵敏度的效果。

需要说明的是，在实际应用中，制备球顶100的有机气凝胶基材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。

此外，还需要说明的是，采用有机气凝胶材料制作球顶还具有成型工艺简单的特点，可根据需要将球顶制成特定形状，产率较高，由于工艺简单，可适当降低成本，极大扩展了有机气凝胶材料在发声装置产品中的推广应用。

在本发明的一些示例中，所述球顶100还包括增强材料，所述增强材料可以为增强纤维和/或增强粒子。

可选的是，所述增强材料占所述球顶100总重量的质量百分比为0～80％。

也就是说，在本发明中，球顶100除了含有有机气凝胶材料之外，还可以含有增强材料，增强材料占球顶100总重量的质量百分比为0～80％。较为优选的是，增强材料占球顶100总重量的质量百分比为0～60％。

可选的是，上述的增强材料可以为增强纤维和/或增强粒子，其中，增强纤维为短切纤维、连续纤维、织物及无纺布中的至少一种。

可选的是，上述的增强粒子可以为无机粒子，例如氮化硼、碳化硅、炭黑、氧化铝及金属颗粒中的至少一种。

本发明的球顶100，如表2所示，随着增强材料在球顶100中占比增加，可使得形成的球顶100的弯曲模量和压缩强度均会呈现先增大后减小的趋势。这是因为：随着增强材料含量的增大，单位体积内分子间作用力强，球顶100的孔结构发生坍塌时，其中的增强材料可以起到桥接作用，因此，球顶100的弯曲模量和压缩强度提高。

表2

增强材料质量分数	0	50	60	80	90
						球顶的压缩强度/(MPa)	0.7	60	84	90	0.4
球顶的弯曲模量/(MPa)	60	4000	8000	5500	20

需要说明的是，当球顶100内增强材料的占比较大时，例如大于80％，由此得到的复合增加材料的气凝胶骨架结构十分脆弱，甚至无法成型，在此情况下，球顶100的弯曲模量及压缩强度都会很低，因此，需要合理控制增强材料在球顶100中的质量占比。可选地，球顶内增强材料的占比例如可以为1％、5％、10％、20％、40％、60％和80％等。

本发明中采用的球顶100内增强材料的占比满足球顶成型工艺的要求，且球顶100的补强效果较好，能满足振膜组件的振动需求。

在本发明中，所述球顶100的有机气凝胶分子中具有含氟基团。具体地，球顶100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。

本发明实施例还提供了上述球顶100的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

步骤S1、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。

可选的是，所述二胺单体为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)芴中的至少一种。

可选的是，所述二酐单体为均苯四甲酸酐、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。

步骤S2、将步骤S2中的聚酰胺酸盐水凝胶通过球顶模具进行压合成型。

步骤S3、经步骤S2之后，将初步成型后的聚酰胺酸盐水凝胶进行冷冻干燥，定型后经过热亚胺化工艺，最终制得成型的聚酰亚胺气凝胶。

其中，冷冻干燥的条件为：温度≤15℃，真空度≤500Pa，冷冻时间2h～10h。所述热亚胺化的条件为：温度为250℃～350℃，保温时间0.5h～1.5h。

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，将其应用于球顶中，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，使球顶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。

此外，在本发明的另一示例中，球顶100可以包括气凝胶材料和增强材料，球顶100的制备方法包括：

步骤S1、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。

步骤S2、配置聚酰胺酸盐水凝胶与增强材料的有机水凝胶混合溶液，将有机水凝胶混合溶液置于球顶成型模具中，经热压成型后取出复合水凝胶球顶。

可选的是，所述二胺单体为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)芴中的至少一种。

可选的是，所述二酐单体为均苯四甲酸酐、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。

其中，增强材料可以为增强纤维和/或增强粒子；增强纤维为短切纤维、连续纤维、织物及无纺布中的至少一种；增强粒子为无机粒子氮化硼、碳化硅、炭黑、氧化铝及金属颗粒中的至少一种。

其中，所述增强材料占所述球顶100总重量的质量百分比为0～80％。

步骤S3、经步骤S2之后，将初步成型后的复合水凝胶球顶进行冷冻干燥，定型后经过热亚胺化工艺，最终制得成型的复合气凝胶球顶。

其中，冷冻干燥的条件为：温度≤15℃，真空度≤500Pa，冷冻时间2h～10h。所述热亚胺化的条件为：温度为250℃～350℃，保温时间0.5h～1.5h。

采用上述两种成型方式制备的球顶，厚度一致性好。

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4和5所示，其包括：振膜200和上述任一实施例所述的球顶100，其中，所述球顶100粘接在所述振膜200上；或者，所述球顶100与所述振膜200为一体注塑成型。

可选的是，球顶100可以采用胶水或胶带等粘结剂粘接在振膜200上。球顶与振膜粘接宽度不小于1mm，可以提高球顶与振膜的粘结牢度。

当然，球顶100也可以与振膜200一体注塑成型。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200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200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200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200还可以采用上述多种材料复合而成，本发明对此不做限制。

本发明中，振膜200的厚度可以设计在0.01mm～0.5mm之间。可以适合应用于大多数发声装置的振动空间。

例如，振膜200的厚度可以为0.01mm、0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm，本发明实施例中对此不作限制。

本发明实施例提供的振膜组件，基于球顶100的基材为有机气凝胶材料，可以使球顶100的重量较轻，这样可以适当增加球顶100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。同时，基于有机气凝胶具有开孔通道110，以及调整球顶100表面的透气孔120的孔径较小及水滴角较大，可以使得振膜组件上的球顶100具有良好的透气防水性能。

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。

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。

实施例为聚酰亚胺类有机气凝胶材料制成的球顶，对比例为PEN材质的球顶。实施例和对比例中的球顶厚度相同、形状相同。

实施例的球顶的制作方法具体如下：

步骤1：将86.512g(0.8mol)对苯二胺溶解在1L N-甲基吡咯烷酮中，并于搅拌状态下添加294g(1mol)3，3'，4，4'-联苯四酸二酐，在添加3，3'，4，4'-联苯四酸二酐时可以采用少量多次的方式；待3，3'4，4'-二苯甲酮四羧酸二酐添加完成后，将形成的混合物于冰水浴中聚合反应3h，得到聚合反应物；向得到的聚合反应物中添加8g(0.02mol)的交联剂，交联剂采用的是1，3，5-三(氨基苯氧基)苯，可制得聚酰胺酸盐溶液；将制得的聚酰胺酸盐溶液缓慢倒入丙酮中，经沉析得到的沉析丝状物，即为聚酰亚胺材料，将聚酰亚胺材料干燥至恒重。

步骤2：取5g步骤1获得的聚酰亚胺材料配置成聚酰胺盐质量分数(固含量)为30％的有机水凝胶混合溶液，将有机水凝胶混合溶液置于球顶的上、下模具中间，并将模具放置在热压成型机上，在60℃的条件下热压成型，冷却后取出，得到具有球顶造型的有机水凝胶膜层。

步骤3：将步骤2制备的有机水凝胶膜层放置在-50℃气氛中进行冷冻干燥，得到有机气凝胶膜层。

步骤4：将步骤3获得的有机气凝胶膜层放置在烘箱中，通过程序升温进行热交联处理(180℃/1h，350℃/4h)。获得本发明提供的用于发声装置的有机气凝胶球顶。

对比例：

对比例采用常规PEN材料形成的球顶。

对实施例中的球顶和对比例中的球顶分别进行测试。

测试条件如下：

球顶的比表面积采用贝士德公司的比表面仪测试，由BET法进行计算样品比表面积。

球顶的气体透过量测试按照GB/T 1038-2000，每组样品测试3次取平均值。

球顶的水滴角测试按照GB/T 30693-2014，每组样品测试5次取平均值。

球顶表面的透气孔的孔径大小通过SEM测试。

表3实施例和对比例中的球顶物性对比：

由表3可以看出，实施例的球顶的密度小于对比例的球顶的密度。如此，相同厚度和形状的球顶，实施例的球顶重量会更轻，可以进一步提升发声装置中频灵敏度。

由表3可以看出：

(1)实施例的球顶的气体透过量远远大于对比例中常规PEN材质的球顶，这表明实施例的球顶的透气性能非常好。

(2)实施例的球顶的比表面积较大，具有高度多孔交错网络结构，在振动过程中，球顶内部的开孔通道可实现与外界相通，从而球顶的失真会降低。

(3)实施例的球顶表面的水滴角相对于对比例提升明显，这表面实施例的球顶具有较好的疏水性能。

分别将实施例和对比例中的球顶装配至相同型号的发声装置中，为方便描述，将装配有实施例的球顶的发声装置称作为实施例中的发声装置，将装配有对比例的球顶的发声装置称作为对比例中的发声装置。实施例中的发声装置与对比例中的发声装置二者的总谐波失真(THD)测试曲线可参见图6。从图6中可以看出：实施例中的发声装置相对于对比例中的发声装置具有更低的THD(总谐波失真)。这表明，本发明实施例的球顶具有良好的透气性，振膜在振动过程中，球顶内部的开孔通道通过表面的透气孔可实现与外界相连通，发声装置的音质和听音稳定性更好。

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)

1.一种用于发声装置的球顶，其特征在于，所述球顶包括有机气凝胶材料，所述球顶内部具有沿所述球顶厚度方向延伸的开孔通道；

所述球顶的表面具有与所述开孔通道连通的透气孔，所述透气孔的孔径为0.05μm～20μm；

所述球顶表面水滴角范围≥80°。

2.根据权利要求1所述的球顶，其特征在于，所述有机气凝胶材料包括聚酰亚胺类、聚酰胺类、聚酯类、醛类、聚烯烃类、多糖类及有机硅类中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的球顶，其特征在于，所述有机气凝胶材料的主链中含有酰亚胺环，所述酰亚胺环为脂肪族酰亚胺和/或芳香族酰亚胺。

4.根据权利要求3所述的球顶，其特征在于，所述脂肪族酰亚胺的结构包括：

5.根据权利要求3所述的球顶，其特征在于，所述芳香族酰亚胺的结构包括：

6.根据权利要求3所述的球顶，其特征在于，所述球顶还包括增强材料，所述增强材料为增强纤维和/或增强粒子。

7.根据权利要求6所述的球顶，其特征在于，所述增强材料占所述球顶总重量的质量百分比为0～80％。

8.根据权利要求6所述的球顶，其特征在于，

所述增强纤维为短切纤维、连续纤维、织物及无纺布中的至少一种；

所述增强粒子为无机粒子氮化硼、碳化硅、炭黑、氧化铝及金属颗粒中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的球顶，其特征在于，所述球顶的气体透过量为2.8×10^-3cm³/cm²·s·Pa～0.1cm³/cm²·s·Pa。

10.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0.05g/cm³～1g/cm³。

11.根据权利要求1所述的球顶，其特征在于，所述球顶的模量＞1GPa；

且/或，当所述球顶形变10％时，所述球顶的压缩强度为0.7MPa～100MPa。

12.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40μm～300μm。

13.根据权利要求1所述的球顶，其特征在于，所述球顶中的有机气凝胶分子中具有含氟基团。

14.一种振膜组件，应用于发声装置，其特征在于，包括：

振膜；以及

如权利要求1-13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。

15.一种发声装置，其特征在于，包括根据权利要求14所述的振膜组件。

16.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求15所述的发声装置。

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