CN118283495A

CN118283495A - 振动板、振膜组件以及发声装置

Info

Publication number: CN118283495A
Application number: CN202410305290.4A
Authority: CN
Inventors: 王述强; 李志�
Original assignee: Weifang Geldanna Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Weifang Geldanna Electronic Technology Co ltd
Filing date: 2024-03-15
Publication date: 2024-07-02

Abstract

本发明提供了一种振动板、振膜组件和发声装置，振动板包括硬质材料层和设于任意两个相邻的所述硬质材料层之间的中间层，所述中间层包括依次叠置的短切纤维复合层和阻尼层，其中，所述硬质材料层的杨氏模量大于50GPa。根据本发明实施例的振动板，通过硬质材料层、短切纤维复合层和阻尼层三种材料的相互配合，实现了较低的密度、较高的阻尼以及较佳的模量。

Description

振动板、振膜组件以及发声装置

技术领域

本发明属于换能技术领域，具体地，涉及一种振动板、振膜组件以及发声装置。

背景技术

在扬声器中，锥盆决定了扬声器的基本性能。其中，锥盆的形状和锥盆的材料特性影响扬声器的性能。而现有材料中，难以同时满足锥盆材料对于高模量，低密度和高阻尼的需求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种振膜组件的振动板，能够至少解决现有技术中的材料难以同时满足锥盆材料对于高模量，低密度和高阻尼的需求的技术问题。

本发明又提出了一种具有上述振动板的振膜组件。

本发明还提出了一种具有上述振膜组件的振动板。

根据本发明的第一方面，提供了一种振动板，包括硬质材料层和设于任意两个相邻的所述硬质材料层之间的中间层，所述中间层包括依次叠置的短切纤维复合层和阻尼层，其中，所述硬质材料层的杨氏模量大于50GPa。

可选地，所述短切纤维复合层由无机纤维和合成纤维组成，所述短切纤维复合层的密度为0.2g/cm³～1.5g/cm³。

可选地，所述无机纤维包括碳纤维、玄武岩纤维、玻纤、碳化硅纤维中的至少一种；和/或，所述合成纤维包括聚丙烯纤维、尼龙纤维、涤纶纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚氯乙烯纤维、聚氨酯弹性纤维、聚烯烃弹力纤维中的至少一种。

可选地，所述无机纤维的长度中心值为0.5mm～60mm；和/或，所述无机纤维在所述短切纤维复合层中的纤维的总体积中的含量占比为10％～50％。

可选地，所述短切纤维复合层的压缩模量为50MPa～2GPa。

可选地，所述阻尼层为乙烯丙烯酸酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、三元乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶、TPU、TPEE中的至少一种。

可选地，所述阻尼层的损耗因子为0.05～0.8。

可选地，所述阻尼层的总厚度占比为5％～50％；和/或，所述阻尼层的克重10g/m²～200g/m²。

可选地，所述硬质材料层为碳纤维预浸料层、金属层或者无机非金属材料层；和/或，所述硬质材料层的密度1.2g/cm³～8.1g/cm³。

可选地，所述碳纤维预浸料层包括碳纤维，所述碳纤维的拉伸模量为120GPa～1200GPa。

可选地，所述碳纤维预浸料层包括一层单向碳纤维；或者，所述碳纤维预浸料层包括多层单向碳纤维，多层所述单向碳纤维层叠设置，相邻两层所述单向碳纤维的碳纤维延伸方向彼此不平行；和/或，所述碳纤维预浸料层中任一层所述单向碳纤维的克重为5g/㎡～500g/㎡。

可选地，所述碳纤维预浸料层包括编织碳纤维，所述编织碳纤维中碳纤维束的宽度为2mm～60mm；和/或，所述编织碳纤维的编织花纹为平纹、斜纹、缎纹中的一种或者多种；和/或，所述编织碳纤维的克重为30g/㎡～500g/㎡。

可选地，所述金属层为铝膜层、钢膜层中的至少一种。

可选地，所述非金属材料层为玻璃层，所述玻璃层中氧化硅的质量含量为50％～95％；或者，所述非金属材料层为陶瓷层，所述陶瓷层为氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化铝、氮化硅中的任一种。

可选地，所述硬质材料层的总厚度为所述振动板总厚度的2％～50％。

可选地，各所述硬质材料层的厚度相同，每个所述硬质材料层的厚度为5μm～500μm。

可选地，所述振动板包括四层，两侧的所述硬质材料层的材料相同；或者，所述振动板包括四层，两侧的所述硬质材料层的材料不同。

可选地，所述振动板包括依次叠置的所述碳纤维预浸料层、所述短切纤维复合层、所述阻尼层和所述碳纤维预浸料层。

可选地，所述振动板包括依次叠置的所述碳纤维预浸料层、所述短切纤维复合层、所述阻尼层和钢膜层。

可选地，所述振动板包括依次叠置的钢膜层、所述短切纤维复合层、所述阻尼层和所述碳纤维预浸料层。

根据本发明的第二方面，提供了一种振膜组件，包括振膜和上述任一所述的振动板。

根据本发明的第三方面，提供了一种发声装置，包括上述任一所述的振膜组件。

根据本发明实施例的振动板包括硬质材料层和设于任意两个相邻的硬质材料层之间的中间层，中间层包括依次叠置的短切纤维复合层和阻尼层，不仅有利于形成立体网状结构，而且能够降低振动板的密度，并且还提供了较好的阻尼。其中，硬质材料层的杨氏模量大于50GPa，有利于提高振动板整体的刚性和比模量；并且通过采用硬质材料层和中间层相配合，有利于使得振动板在具有重量轻的同时，维持振动板的刚性。在本发明实施例中，通过硬质材料层、短切纤维复合层和阻尼层三种材料的相互配合，实现了较低的密度、较高的阻尼以及较佳的模量。

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是本发明的一个实施例的振动板的结构示意图；

图2是对比例3和实施例1的频响曲线对比图。

附图标记

振动板100；

硬质材料层10；

中间层20；短切纤维复合层21；阻尼层22。

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。

下面结合附图对根据本发明实施例的振动板100进行详细说明。

根据本发明实施例的振动板100，包括硬质材料层10和设于任意两个相邻的硬质材料层10之间的中间层20，中间层20包括依次叠置的短切纤维复合层21和阻尼层22，其中，硬质材料层10的杨氏模量大于50GPa。

换言之，如图1所示，根据本发明实施例的振动板100采用硬质材料层10和中间层20组成，包括至少两层硬质材料层10，例如包括两层、三层或者四层等硬质材料层10，在任意两层相邻的硬质层之间设置有中间层20。例如，振动板100包括第一硬质材料层和第二硬质材料层，在第一硬质材料层和第二硬质材料层之间设置有中间层20。又例如，振动板100包括第一硬质材料层、第二硬质材料层和第三硬质材料层，在第一硬质材料层和第二硬质材料层之间设置第一中间层，在第二硬质材料层和第三硬质材料层之间设置第二中间层。再例如，振动板100包括第一硬质材料层、第二硬质材料层、第三硬质材料层和第四硬质材料层，在第一硬质材料层和第二硬质材料层之间设置第一中间层，在第二硬质材料层和第三硬质材料层之间设置第二中间层，在第三硬质材料层和第四硬质材料层之间设置第三中间层。可见，如果将硬质材料层10的总数量定义为N层，那么中间层20的数量为N-1层，且每相邻两层硬质材料层10之间设置有中间层20。

需要说明的是，本发明实施例的中间层20包括短切纤维复合层21和阻尼层22，短切纤维复合层21和阻尼层22可以叠设，例如沿从上向下的方向依次设置有短切纤维复合层21和阻尼层22。

其中，本发明实施例中的短切纤维指的是将连续纤维切断后形成的纤维，即短切纤维按照定义是用连续碳纤维切断制造而成，一般长度为1mm～100mm。在本发明实施例中，通过采用短切纤维，有利于形成中空一体的立体网状结构，而如果采用连续纤维，难以形成立体网状结构。可见，在本发明实施例中，通过采用短切纤维复合层21，有利于降低振动板100的密度。

此外，在本发明实施例中，中间层20位于两层硬质材料层10之间，在中间层20包括短切纤维复合层21时，有利于承受来自两侧的压应力和剪切应力。

而且，将阻尼层22设置在振动板100的中间时，振动板100的上、下表面的高模量的硬质材料层10的表面与作为阻尼材料的阻尼层22之间形成约束阻尼结构，可以有效的提升振动板100的阻尼。可见，本发明实施例的阻尼层22为中间层20提供阻尼，即阻尼层22具有提高振动板100的阻尼的效果。

并且，硬质材料层10的杨氏模量大于50GPa，例如，硬质材料层10的杨氏模量为51GPa、55GPa、60GPa、80GPa、100Pa、150GPa或者200GPa等。在本发明实施例中，通过采用硬质材料层10的杨氏模量大于50GPa，有利于提高振动板100整体的刚性，并且使得振动板100具有很高的比模量。

由此，根据本发明实施例的振动板100，包括硬质材料层10和设于任意两个相邻的硬质材料层10之间的中间层20，中间层20包括依次叠置的短切纤维复合层21和阻尼层22，不仅有利于形成立体网状结构，而且能够降低振动板100的密度，并且还提供了较好的阻尼。其中，硬质材料层10的杨氏模量大于50GPa，有利于提高振动板100整体的刚性和比模量；并且通过采用硬质材料层10和中间层20相配合，有利于使得振动板100在具有重量轻的同时，维持振动板100的刚性。在本发明实施例中，通过硬质材料层10、短切纤维复合层21和阻尼层22三种材料的相互配合，实现了较低的密度、较高的阻尼以及较佳的模量。

根据本发明的一个实施例，短切纤维复合层21由无机纤维和合成纤维组成。也就是说，在本实施例中，短切纤维复合层21由无机纤维和合成纤维组成；需要说明的是，无机纤维具有高模量的优点，合成纤维可以融化并把无机纤维粘合到一起。在成型时，成型温度可以高于合成纤维的熔点。例如，无机纤维和合成纤维均匀混合，合成纤维起到类似粘结剂的作用，在热压成型后可将无机纤维粘附到一起，使交错的无机纤维形成互相交联的立体网状结构，从而具备很好的支撑性和抗剪切能力。

在本发明的一些具体实施方式中，短切纤维复合层21的密度为0.2g/cm³～1.5g/cm³。需要说明的是，如果短切纤维复合层21的密度小于0.2g/cm³，制作难度较大，易于增大制作成本；并且如果短切纤维复合层21的密度大于1.5g/cm³，易于导致振动板100的重量较大。而在本实施例中，短切纤维复合层21主要由无机纤维和合成纤维组成，其中纤维间存在一定间隙，因此短切纤维复合层21可以被适度的压缩，在不同的压缩比例下，短切纤维复合层21的密度为0.2g/cm³～1.5g/cm³，例如短切纤维复合层21的密度为0.2g/cm³、0.5g/cm³、0.8g/cm³、1.0g/cm³、1.2g/cm³或者1.5g/cm³等，有利于实现振动板100兼具轻量化和高刚性以及高模量。

在本发明的一些具体实施方式中，无机纤维包括碳纤维、玄武岩纤维、玻纤、碳化硅纤维等中的至少一种；和/或，合成纤维包括聚丙烯纤维、尼龙纤维、涤纶纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚氯乙烯纤维、聚氨酯弹性纤维、聚烯烃弹力纤维等中的至少一种。在本实施例中，通过采用上述无机纤维，有利于提高模量，通过采用上述合成纤维，有利于将无机纤维粘合在一起，且有利于形成三维网状结构。

根据本发明的一个实施例，无机纤维的长度中心值为0.5mm～60mm；和/或，无机纤维在短切纤维复合层中的纤维的总体积中的含量占比为10％～50％。

需要说明的是，此处无机纤维的长度指的是无机纤维的长度中心值，即无机纤维的长度中心值为0.5mm～60mm。其中，本实施例中的无机纤维的长度中心值指的是无机纤维为长柱形件，从长柱形件的一端圆心至另一端圆心的长度距离即为本实施例的无机纤维的长度中心值。需要说明的是，如果无机纤维的长度中心值低于0.5mm，提高了形成具有孔隙的网格结构的难度，将会提高制作成本；如果无机纤维的长度中心值高于60mm，较难加工，也会提高制作成本。因此，在本实施例中，无机纤维的长度中心值为0.5mm～60mm，例如无机纤维的长度中心值为0.5mm、1.5mm、5mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm或者60mm等，有利于降低制作中间层20的难度。

此外，在无机纤维的体积占短切纤维复合层21中的纤维的总体积的10％～50％时，即无机纤维占短切纤维复合层21的纤维的总体积含量为10％～50％。需要说明的是，通过采用体积含量限定无机纤维和短切纤维复合层21之间的关系降低了计算难度，并且如果无机纤维占短切纤维复合层21的纤维的总体积含量小于10％，提高了形成具有孔隙的网格结构的难度，将会提高制作成本；如果无机纤维占短切纤维复合层21的纤维的总体积含量大于50％，易于导致部分无机纤维难以被合成纤维粘住，出现较多松散的无机纤维，使得中间层20整体的压缩模量难以进一步提升。可见，在本实施例中，无机纤维占短切纤维复合层21的纤维的总体积含量为10％～50％，例如，无机纤维占短切纤维复合层21的纤维的总体积含量为10％、20％、30％、40％、45％或者50％等，有利于保证中间层20的高模量以及轻量化，同时还降低了制作难度和制作成本。

在本发明的一些具体实施方式中，短切纤维复合层21的压缩模量为50MPa～2GPa。其中压缩模量和密度正相关，并且完全压缩的短切纤维复合层21可以作为高模量材料使用。在短切纤维复合层21压缩不完全时拉伸模量较低，受益于其立体的短切碳纤维骨架结构，该材料在低压缩、低密度的状态下，同时也具有较好的压缩模量，可以作为振动板100的支撑芯材使用。此外，短切纤维复合层21的不同压缩比对振动板100的模量也有影响，短切纤维复合层21的压缩比越小，振动板100的密度越低；对应的，压缩比越高，振动板100的模量也越高。

并且，短切纤维复合层21在压缩至中间状态时，便具备较好的压缩模量，在这一状态下，短切纤维复合层21虽然不具备较高的拉伸模量，但其密度较低，且压缩模量可以支持振动板100具备较好的弯曲模量。在实际应用中，振动板100具有较好的弯曲模量可有效的提升扬声器的声学表现。

当短切纤维复合层21具有较高的压缩模量时，局部应力带来的应变较小，可将应力分散至结构各处，减少结构整体的形变，提高结构刚性。但当短切纤维复合层21的压缩模量过低，在较低应力下，无机纤维会产生较大应变，难以有效支撑高模量的表层(即硬质材料层10)，会带动高模量的表层产生形变，致使复合材料难以起到有效的补强效果。并且短切纤维复合层21的压缩模量和其压缩率相关，压缩的越致密，密度越高，短切纤维复合层21中碳纤维越密集，其压缩模量也就越高，但其压缩过高，密度也较大，难以有效减重。

可见，在本实施例中，通过采用短切纤维复合层21的压缩模量为50MPa以上，2GPa以下，例如短切纤维复合层21的压缩模量为50MPa、55Pa、60MPa、65MPa、70MPa、80MPa、100MPa、500MPa或者2GPa等，可以有效的降低振动板100的密度，且可以保证振动板100的弯曲模量不会下降太多。

根据本发明的一个实施例，阻尼层22为乙烯丙烯酸酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、三元乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶、TPU、TPEE等中的至少一种。也就是说，阻尼层22可以是高阻尼橡胶膜或者高阻尼的弹性体等，例如，阻尼层22为乙烯丙烯酸酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、三元乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶、TPU、TPEE等中的一种或多种复合材料。

在本发明的一些具体实施方式中，阻尼层22的损耗因子为0.05～0.8。在本实施例中，如果阻尼层22的损耗因子越高，对振动板100的阻尼效果提升也越明显。需要说明的是，如果阻尼层22的损耗因子小于0.05，对于振动板100的阻尼效果提升程度较小；如果阻尼层22的损耗因子大于0.8，阻尼层22的模量有所降低。因此，在本实施例中，阻尼层22的损耗因子为0.05～0.8，例如阻尼层22的损耗因子为0.05、0.08、0.1、0.2、0.3、0.4、0.6或者0.8等，使得振动板100兼具良好的阻尼以及良好的模量，扬声器具有良好的声学性能。

根据本发明的一个实施例，阻尼层22的总厚度占比为5％～50％；和/或，阻尼层22的克重10g/m²～200g/m²。在本实施例中，阻尼层22的总厚度越厚，阻尼层22和振动板100的阻尼也越高，但是如果阻尼层22的总厚度占比大于50％，阻尼效果提升不明显，模量也有所下降；如果阻尼层22的总厚度占比小于5％，易于提升制备成本。可见，在本实施例中，阻尼层22的总厚度占比为5％～50％，例如阻尼层22的总厚度占比为5％、15％、20％、30％、40％或者50％等，有利于振动板100兼具较高的阻尼和模量。

此外，如果阻尼层22的克重小于10g/m²，阻尼层22提供的阻尼较小；如果阻尼层22的克重大于200g/m²，易于引起振动板100的总重量增大。在本实施例中，阻尼层22的克重为10g/m²～200g/m²，例如阻尼层22的克重为10g/m²、50g/m²、60g/m²、80g/m²、100g/m²、150g/m²或者200g/m²等，有利于保证阻尼层22的高阻尼和轻重量。

需要说明的是，使用者可以根据产品的需求选择阻尼层22单独满足总厚度占比为5％～50％；或者单独满足阻尼层22的克重10g/m²～200g/m²；或者同时满足阻尼层22的总厚度占比为5％～50％，阻尼层22的克重10g/m²～200g/m²，灵活性较强。

在本发明的一些具体实施方式中，硬质材料层10为碳纤维预浸料层、金属层或者无机非金属材料层。也就是说，在本发明实施例中，可以采用碳纤维预浸料层、金属层或者无机非金属材料层作为硬质材料层10。并且相邻的硬质材料层10可以相同或者不同，采用相同的硬质材料层10可以降低制作成本，采用不同的硬质材料层10可以实现多种性质的叠加复合，灵活性强。其中，碳纤维预浸料层为碳纤维和树脂的复合层，树脂为有机材料，碳纤维为无机材料。树脂可以采用热固性树脂、热塑性树脂、光固化树脂等中的一种。在本实施例中，可以通过采用多种材质的硬质材料层10，实现振动板100产品具有不同的性质，满足最终产品的不同需求，提高了制作灵活性和应用广泛性。

根据本发明的一个实施例，硬质材料层10的密度1.2g/cm³～8.1g/cm³。需要说明的是，如果硬质材料层10的密度小于1.2g/cm³，将会提高材料的成本；而如果硬质材料层10的密度大于8.1g/cm³，也会提高材料的成本。因此，在本实施例中，当硬质材料层1010的密度为1.2g/cm³、1.5g/cm³、2.2g/cm³、5g/cm³、6g/cm³、7g/cm³或者8.1g/cm³等，使得多种现有材料符合需求，降低了制作成本。

根据本发明的一个实施例，碳纤维的拉伸模量为120GPa～1200GPa。需要说明的是，碳纤维预浸料层的拉伸模量等于碳纤维体积占比×碳纤维拉伸模量。如果碳纤维的拉伸模量小于等于120GPa，或者大于1200GPa，需要提高制作成本。在本实施例中，碳纤维的拉伸模量介于120GPa和1200GPa之间，例如碳纤维的拉伸模量为120GPa、150GPa、180GPa、200GPa、500GPa、800GPa、1000GPa、1100GPa或者1200GPa等，本发明实施例的碳纤维为高拉伸模量的碳纤维，不仅能够降低碳纤维预浸料层的制作成本，而且还有利于提升碳纤维预浸料层的拉伸模量。

在本发明的一些具体实施方式中，碳纤维预浸料层包括一层单向碳纤维；或者，碳纤维预浸料层包括多层单向碳纤维，多层单向碳纤维层叠设置，相邻两层单向碳纤维的碳纤维延伸方向彼此不平行；和/或，碳纤维预浸料层中任一层单向碳纤维的克重为5g/㎡～500g/㎡。

下面对碳纤维预浸料层的单向碳纤维的走向以及层数分情况进行说明。

情况一

在碳纤维预浸料层包括一层单向碳纤维时，使得作为硬质材料层10的碳纤维预浸料层的厚度薄，方便产品轻量化。例如，在叠层时，自上向下可以为0°的单向碳纤维-中间层20-90°的单向碳纤维，不仅能够实现轻量化，还有利于抵消各向异性。

情况二

由于纤维有方向性，因此纤维时各向异性的材料。在碳纤维预浸料层包括多层单向碳纤维，多层单向碳纤维层叠设置，相邻两层单向碳纤维的碳纤维延伸方向彼此不平行时，不仅便于成型，同时各向异性也能够至少部分抵消。

此外，可以对产品两侧的纤维走向进行设计，可以适用于需要抵消各向异性的产品，例如类圆形产品(圆形、椭圆形、长圆形等)；也可以适用于需要用到各向异性的产品，例如长条形产品。

对于圆形产品，在振动板100的表面和背面均设置有碳纤维预浸料层。每层的碳纤维预浸料层包括两层单向碳纤维，为了便于说明，可以定义为上单向碳纤维和下单向碳纤维，上单向碳纤维的走向和下单向碳纤维的走向大致相互垂直。并且表面的上单向碳纤维和背面的下单向碳纤维之间的夹角可以为80°～90°，有利于抵消各向异性。例如，在叠层时，自上向下可以为0°的上单向碳纤维/90°的下单向碳纤维-中间层20-0°的上单向碳纤维/90°的下单向碳纤维。可见对于类圆形产品，可以通过上述叠层顺序实现各向异性较小。

对于长条状的产品，在振动板100的表面和背面均设置有碳纤维预浸料层。每层的碳纤维预浸料层包括两层单向碳纤维，为了便于说明，可以定义为上单向碳纤维和下单向碳纤维，每层的碳纤维预浸料层的上单向碳纤维的走向和下单向碳纤维的走向大致相互垂直。并且表面的上单向碳纤维和背面的下单向碳纤维之间的夹角可以为0°～10°，有利于利用各向异性。例如，表面的碳纤维的方向与产品的长度方向相同，与宽度方向垂直。在叠层时，自上向下可以为0°的上单向碳纤维/90°的下单向碳纤维-中间层20-90°的上单向碳纤维/0°的下单向碳纤维。

再例如，每层碳纤维预浸料层包括三层单向碳纤维，在叠层时，自上向下可以为0°的上单向碳纤维/90°的中单向碳纤维/0°的下单向碳纤维。

再例如，每层碳纤维预浸料层包括四层单向碳纤维，在叠层时，自上向下可以为0°的上单向碳纤维/45°的中单向碳纤维/90°的中单向碳纤维/0°的下单向碳纤维。

需要说明的是，本发明实施例的碳纤维预浸料层中碳纤维的排布包括但不限于上述示例。

可见，在碳纤维预浸料层包括单层单向碳纤维时，有利于实现碳纤维预浸料层较薄，有利于实现振动板100产品的轻量化。在碳纤维预浸料层包括多层单向碳纤维时，可以通过利用单向碳纤维的走向，不仅有利于成型而且还能够调整产品的各向异性。

此外，在碳纤维预浸料层中任一层单向碳纤维的克重为5g/㎡～500g/㎡时，也就是说，在碳纤维预浸料层包括一层单向碳纤维时，该单向碳纤维的克重为5g/㎡～500g/㎡；在碳纤维预浸料层包括多层单向碳纤维时，该多层单向碳纤维中，至少一层单向碳纤维的5g/㎡～500g/㎡。需要说明的是，如果单向碳纤维的克重小于5g/㎡，增大了制作成本。如果单向碳纤维的克重大于500g/㎡，难以进一步降低硬质材料层10的重量。在本实施例中，碳纤维预浸料层中任一层单向碳纤维的克重为5g/㎡～500g/㎡，例如5g/㎡、15g/㎡、20g/㎡、30g/㎡、50g/㎡、100g/㎡、300g/㎡、400g/㎡或者500g/㎡等，有利于以较低的成本降低硬质材料层10的重量，即保证振动板100的轻量化。

根据本发明的一个实施例，碳纤维预浸料层包括编织碳纤维，通过采用编织碳纤维，不仅提高外观美观性，而且还使得各向异性也较小，同时还有利于成型。

在本发明的一些具体实施方式中，编织碳纤维中碳纤维束的宽度为2mm～60mm。需要说明的是，如果编织碳纤维中碳纤维束的宽度小于2mm，提高了制作成本。如果编织碳纤维中碳纤维束的宽度大于60mm，不利于适用尺寸较小的振动板100产品。可见，在本实施例中，碳纤维预浸料层包括编织碳纤维，编织碳纤维中碳纤维束的宽度为2mm～60mm，例如，编织碳纤维中碳纤维束的宽度为2mm、5mm、8mm、10mm、20mm、40mm、50mm或者60mm等，有利于保持较低的成本提高振动板100产品的外观美观性。

根据本发明的一个实施例，编织碳纤维的编织花纹为平纹、斜纹、缎纹等中的一种或者多种，通过采用上述编织花纹，可以制作出具有多种外观的振动板100产品。

在本发明的一些具体实施方式中，编织碳纤维的克重为30g/㎡～500g/㎡。需要说明的是，如果编织碳纤维的克重小于30g/㎡，提高了制作成本。如果编织碳纤维的克重大于500g/㎡，难以进一步降低硬质材料层10的重量。可见，在本实施例中，编织碳纤维的克重为30g/㎡～500g/㎡，例如编织碳纤维的克重为30g/㎡、50g/㎡、120g/㎡、200g/㎡、300g/㎡、400g/㎡或者500g/㎡等，能够以较低的成本实现振动板100的轻量化。

需要说明的是，用户可以根据需要单独设置编织花纹的样式；也可以单独设置编织碳纤维中碳纤维束的宽度；还可以在编织花纹样式的基础上单独设置编织碳纤维的克重；还可以选择同时满足两种以上条件，在此不作限定，实现产品多样性。

在本发明的一些具体实施方式中，金属层为铝膜层、钢膜层等中的至少一种。其中，铝膜层可以是纯铝膜层或铝合金膜层。钢膜层可以为不锈钢膜，也可以是304不锈钢、316不锈钢、302不锈钢、310不锈钢、420不锈钢、430不锈钢、460不锈钢、570不锈钢等中的一种或多种组合。在本实施例中，可以通过采用铝膜层、钢膜层等，金属材料具备较高的模量，可以提升硬质材料层10的模量。并且通过金属层与阻尼层22以及短切纤维复合层21，能够解决因金属材料的密度较大带来的重量增大的缺陷，以及金属材料的阻尼低的技术问题。此外，通过采用铝膜层、钢膜层等，具有降低制作成本的优点。

根据本发明的一个实施例，非金属材料层为玻璃层，玻璃层中氧化硅的质量含量为50％～95％；或者，非金属材料层为陶瓷层，陶瓷层为氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化铝、氮化硅中的任一种。需要说明的是，在玻璃层中，二氧化硅含量越高硬度越高，模量也越好，但是二氧化硅含量太高易于影响加工性。在本实施例中，一方面，非金属材料层可以采用玻璃层，且玻璃层中氧化硅的质量含量为50％～95％，例如玻璃层中氧化硅的质量含量为50％、60％、70％、80％、90％或者95％等，有利于保证硬质材料层10的刚性以及可加工性。又一方面，通过采用上述无机非金属材料层有利于实现硬质材料层10的高刚性以及高模量。此外，在无机非金属层采用氧化铝层时，还有利于降低成本。

在本发明的一些具体实施方式中，硬质材料层10的总厚度为振动板100总厚度的2％～50％。在本实施例中，硬质材料层10的总厚度越厚，振动板100的模量也越高，但是如果硬质材料层10的总厚度占比大于50％时，振动板100的模量增大量减小。

根据本发明的一个实施例，各硬质材料层10的厚度相同，每个硬质材料层10的厚度为5μm～500μm，通过采用相同厚度的硬质材料层10提高了制作便利性，降低了生产成本。在本实施例中，针对不同规格的扬声器，比如十几毫米长的微型扬声器，到几十公分直径的大扬声器，可以选用不同的厚度搭配。例如，微型扬声器，可以用薄的硬质材料层10，尺寸较大的扬声器可以用厚的硬质材料层10。

在本发明的一些具体实施方式中，振动板100包括四层，两侧的硬质材料层10的材料相同；或者，振动板100包括四层，两侧的硬质材料层10的材料不同。例如，振动板100依次包括第一硬质材料层-中间层-第一硬质材料层；又例如，振动板100依次为第一硬质材料层-中间层-第二硬质材料层。在本实施例，可以通过控制振动板100的两个表面的材质，实现对于振动板100的表面性质的灵活调控。

根据本发明的一个实施例，振动板100包括依次叠置的碳纤维预浸料层、短切纤维复合层21、阻尼层22和碳纤维预浸料层，例如沿着自上向下的方向依次为碳纤维预浸料层-短切纤维复合层21-阻尼层22-碳纤维预浸料层，即碳纤维预浸料层作为硬质材料层10，使得硬质材料层10具有碳纤维预浸料层所具有的优点，例如由于碳纤维预浸料层22内含有树脂，树脂较软，因此还便于塑形，可以制备多种形状的产品等。

在本发明的一些具体实施方式中，振动板100包括依次叠置的碳纤维预浸料层、短切纤维复合层21、阻尼层22和钢膜层，也就是说，振动板100的一个表面的硬质材料层10选用了碳纤维预浸料层，具有较高的弯曲模量；振动板100的另一个表面选用了钢膜层作为硬质材料层10，具有高模量和高刚性等。

根据本发明的一个实施例，振动板100包括依次叠置的钢膜层、短切纤维复合层21、阻尼层22和碳纤维预浸料层，也就是说，振动板100的一个表面的硬质材料层10选用了钢膜层，另一个表面选用了碳纤维预浸料层。

本发明还提供了一种振膜组件，其特征在于，包括振膜和振动板100。由于振动板100兼具较低的密度、较高的阻尼和较优的模量，因此使用该振膜的振膜组件也具有相同的优点，在此不作赘述。

本发明还提供了一种发声装置，该发声装置包括上述任一实施例的振膜组件，不仅具备较好的高频延展效果，还具备较好的发声效果。

下面结合具体实施例对根据本发明实施例的振动板、振膜组件和发声装置进行详细说明。

实施例1

振动板100包括硬质材料层10和设于两个相邻的硬质材料层10之间的中间层20，中间层20包括依次叠置的短切纤维复合层21和阻尼层22。

其中，短切纤维复合层21由无机纤维和合成纤维组成，短切纤维复合层21的密度为0.37g/cm³。无机纤维采用短切碳纤维，合成纤维采用短切的聚丙烯纤维。无机纤维的长度中心值为5mm，无机纤维占短切纤维复合层21的纤维的总体积含量为30％。短切纤维复合层21的压缩模量为130MPa。

而且，阻尼层22为AEM橡胶层。阻尼层22的损耗因子为0.21。阻尼层22的厚度占比为14.3％；阻尼层22的克重70g/m²。

并且，硬质材料层10为碳纤维预浸料层，硬质材料层10的杨氏模量为96GPa。硬质材料层10的密度1.8g/cm³。碳纤维预浸料包括碳纤维，碳纤维的拉伸模量为230GPa。碳纤维预浸料层包括一层单向碳纤维；单向碳纤维的克重为72g/㎡。

此外，硬质材料层10的总厚度为振动板100总厚度的22.86％。各硬质材料层10的厚度相同，每个硬质材料层10的厚度为40μm。

也就是说，振动板100包括依次叠置的碳纤维预浸料层、短切纤维复合层21、阻尼层22和碳纤维预浸料层。即实施例1中振动板100包括四层，两侧的硬质材料层10的材料相同。

实施例1的振动板100的厚度为0.35mm，振动板100的形状为圆形。将实施例1的振动板100组装为扬声器，对振动板100以及扬声器进行测量，得到测试结果如下：

(1)密度为0.902g/cm³，弯曲模量为17GPa，损耗因子为0.098；

(2)应用为扬声器锥盆，高频截止频率为13KHz，灵敏度88dB，具有较好的高频延展效果，中高配失真小于0.5％。

实施例2

并且，硬质材料层10为碳纤维预浸料层，硬质材料层10的杨氏模量为96GPa。硬质材料层10的密度为1.8g/cm³。碳纤维预浸料包括碳纤维，碳纤维的拉伸模量为230GPa。碳纤维预浸料层包括两层单向碳纤维，两层单向碳纤维的碳纤维的延伸方向相互垂直；单向碳纤维的克重为36g/㎡。

也就是说，振动板100包括依次叠置的碳纤维预浸料层、短切纤维复合层21、阻尼层22和碳纤维预浸料层。即实施例2中振动板100包括四层，两侧的硬质材料层10的材料相同。

实施例2的振动板100的厚度为0.35mm，振动板100的形状为与实施例1相同的圆形。将实施例2的振动板100组装为扬声器，对振动板100以及扬声器进行测量，得到测试结果如下：

(1)密度0.902g/cm³弯曲模量为17GPa，损耗因子为0.095；

(2)应用为扬声器锥盆，高频截止频率为13KHz，灵敏度88dB，具有较好的高频延展效果；且中高配失真小于0.5％。

实施例3

其中，短切纤维复合层21由无机纤维和合成纤维组成，短切纤维复合层21的密度为0.357g/cm³。无机纤维采用短切碳纤维，合成纤维采用短切的聚丙烯纤维。无机纤维的长度中心值为5mm，无机纤维占短切纤维复合层21的纤维的总体积含量为30％。短切纤维复合层21的压缩模量为120MPa。

并且，硬质材料层10为碳纤维预浸料层，硬质材料层10的杨氏模量为75GPa。硬质材料层10的密度1.8g/cm³。碳纤维预浸料包括碳纤维，碳纤维的拉伸模量为230GPa。碳纤维预浸料层包括编织碳纤维，编织碳纤维中碳纤维束的宽度为10mm，编织碳纤维的编织花纹为平织，编织碳纤维的克重为120g/㎡。

此外，硬质材料层10的总厚度为振动板100总厚度的45.7％。各硬质材料层10的厚度相同，每个硬质材料层10的厚度为80μm。

也就是说，振动板100包括依次叠置的碳纤维预浸料层、短切纤维复合层21、阻尼层22和碳纤维预浸料层。即实施例3中振动板100包括四层，两侧的硬质材料层10的材料相同。

实施例3的振动板100的厚度为0.35mm，振动板100的形状为与实施例1相同的圆形，将实施例3的振动板100组装为扬声器，对振动板100以及扬声器进行测量，得到测试结果如下：

(1)密度为1.029g/cm³，弯曲模量为13GPa，损耗因子为0.091；

(2)应用为扬声器锥盆，高频截止频率为12KHz，灵敏度86.5dB，具有较好的高频延展效果，中高配失真小于0.5％。

实施例4

其中，短切纤维复合层21由无机纤维和合成纤维组成，短切纤维复合层21的密度为0.38g/cm³。无机纤维采用短切碳纤维，合成纤维采用短切的聚丙烯纤维。无机纤维的长度中心值为5mm，无机纤维占短切纤维复合层21的纤维的总体积含量为30％。短切纤维复合层21的压缩模量为120MPa。

并且，硬质材料层10为钢膜层，硬质材料层10的杨氏模量为210GPa。硬质材料层10的密度为7.9g/cm³。

此外，硬质材料层10的总厚度为振动板100总厚度的11.43％。各硬质材料层10的厚度相同，每个硬质材料层10的厚度为20μm。

也就是说，振动板100包括依次叠置的钢膜层、短切纤维复合层21、阻尼层22和钢膜层。即实施例4中振动板100包括四层，两侧的硬质材料层10的材料相同。

实施例4的振动板100的形状为与实施例1相同的圆形，厚度为0.35mm。将实施例4的振动板100组装为扬声器，对振动板100以及扬声器进行测量，得到测试结果如下：

(1)密度为1.4g/cm³，弯曲模量为29.4GPa，损耗因子为0.103；

(2)应用为扬声器锥盆，扬声器的高频截止频率为14KHz，灵敏度83dB.中高频失真小于0.5％

实施例5

振动板100包括四层，两侧的硬质材料层10的材料不同。振动板100包括依次叠置的碳纤维预浸料层、短切纤维复合层21、阻尼层22和钢膜层。

并且，碳纤维预浸料层的杨氏模量为96GPa。碳纤维预浸料层的密度1.8g/cm³。碳纤维预浸料包括碳纤维，碳纤维的拉伸模量为230GPa。碳纤维预浸料层包括一层单向碳纤维；单向碳纤维的克重为72g/㎡，。

并且，钢膜层的杨氏模量为210GPa。硬质材料层10的密度7.9g/cm³。

此外，碳纤维预浸料层的厚度为振动板100总厚度的11.43％，钢膜层的厚度为振动板100总厚度的11.43％。各硬质材料层10的厚度相同，每个硬质材料层10的厚度为40μm。

实施例5的振动板100的形状为与实施例1相同的圆形，厚度为0.35mm。将实施例5的振动板100组装为扬声器，对振动板100以及扬声器进行测量，得到测试结果如下：

(1)密度为1.59g/cm³，弯曲模量为25GPa，损耗因子为0.113；

(2)应用为扬声器锥盆，扬声器的高频截止频率为12.5KHz，灵敏度81dB，中高频失真小于0.5％。

实施例6

振动板100包括四层，两侧的硬质材料层10的材料不同。振动板100包括依次叠置的铝膜层、短切纤维复合层21、阻尼层22和碳纤维预浸料层。

并且，碳纤维预浸料层的杨氏模量为96GPa。碳纤维预浸料层的密度1.8g/cm³。碳纤维预浸料包括碳纤维，碳纤维的拉伸模量为230GPa。碳纤维预浸料层包括一层单向碳纤维；单向碳纤维的克重为72g/㎡。

并且，钢膜层的杨氏模量为70GPa。硬质材料层10的密度2.7g/cm³。

实施例6的振动板100的形状为与实施例1相同的圆形，厚度为0.35mm。实施例6的振动板100组装为扬声器，对振动板100以及扬声器进行测量，得到测试结果如下：

(1)密度为1.0g/cm³，弯曲模量为18GPa，损耗因子为0.113；

(2)应用为扬声器锥盆，扬声器的高频截止频率为13KHz，灵敏度87dB，中高频失真小于0.5％。

对比例1

对比例1的振动结构板包括依次叠置的短切纤维复合结构层和阻尼结构层。

短切纤维复合结构层由无机纤维和合成纤维组成，短切纤维复合结构层的密度为0.667g/cm³。无机纤维采用短切碳纤维，合成纤维采用短切的聚丙烯纤维。无机纤维的长度中心值为5mm，无机纤维占短切纤维复合结构的纤维的总体积含量为30％。短切纤维复合结构的压缩模量为240MPa。

而且，阻尼层为AEM橡胶层。阻尼层22的损耗因子为0.21。阻尼层22的厚度占比为14.3％；阻尼层22的克重70g/m²。

对比例1的振动结构板的形状为与实施例1相同的圆形，厚度为0.35mm。将对比例1的振动结构板组装为扬声器，对振动结构板以及扬声器进行测量，得到测试结果如下：

(1)密度为0.771g/cm³，弯曲模量为3GPa，损耗因子为0.032。

(2)扬声器的高频截止频率为7.5KHz，灵敏度88.5dB，中高频失真小于1.5％。

对比例2

振动结构板包括硬质材料结构层和设于两层硬质材料结构层之间的阻尼结构层。

其中，硬质材料结构层为碳纤维预浸料层，硬质材料结构层的杨氏模量为96GPa。硬质材料结构层的密度1.8g/cm³。碳纤维预浸料包括碳纤维，碳纤维的拉伸模量为230GPa。碳纤维预浸料层包括编织碳纤维，编织碳纤维中碳纤维束的宽度为10mm，编织碳纤维的编织花纹为平织，编织碳纤维的克重为120g/㎡。

此外，硬质材料结构层的总厚度为振动板100总厚度的45.71％。各硬质材料结构层的厚度相同，每个硬质材料结构层的厚度为80μm。

而且，阻尼层22为AEM橡胶层。阻尼层22的损耗因子为0.21。阻尼层22的厚度占比为54.29％；阻尼层22的克重266g/m²。

对比例2的振动结构板的形状为与实施例1相同的圆形，厚度为0.35mm。将对比例2的振动结构板组装为扬声器，对振动结构板以及扬声器进行测量，得到测试结果如下：

(1)密度为1.446g/cm³，弯曲模量为8GPa，损耗因子为0.129。

(2)应用为扬声器锥盆，扬声器的数据为高频截止频率为9KHz，灵敏度82.5dB，中高频失真小于0.5％。

对比例3

对比例3中采用和实施例1形状相同的圆形纸盆，分别对振动板和扬声器进行测量，得到以下数据：

(1)纸盆的厚度为0.5mm，密度为0.6g/cm³，弯曲模量3GPa，损耗因子0.02；

(2)扬声器的高频截止频率为8KHz，灵敏度为88dB，中高频失真小于2％，纸盆阻尼差，高频延展差。

对比例4

对比例4中采用和实施例1形状相同的圆形铝盆，分别对振动板和扬声器进行测量，得到以下数据：

(1)厚度为0.35mm，密度为2.7g/cm³，弯曲模量为70GPa，损耗因子为0.002；

(2)扬声器的高频截止频率为16KHz，灵敏度为75dB，中高频失真小于2％。

将上述实施例和对比例进行比较，发现本发明实施例的振动板100兼具较低的密度、较高的阻尼以及较佳的模量，而对比例无法同时满足上述三种条件。

此外，如图2所示，将对比例3和实施例1的频响曲线进行对比，可见，与对比例3相比，实施例1的高频截止频率更高，高频曲线更平顺。

总而言之，根据本发明实施例的振动板100，通过硬质材料层10、短切纤维复合层21和阻尼层22三种材料的相互配合，实现了较低的密度、较高的阻尼以及较佳的模量。

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

1.一种振动板，其特征在于，包括硬质材料层和设于任意两个相邻的所述硬质材料层之间的中间层，所述中间层包括依次叠置的短切纤维复合层和阻尼层，

其中，所述硬质材料层的杨氏模量大于50GPa。

2.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，所述短切纤维复合层由无机纤维和合成纤维组成，所述短切纤维复合层的密度为0.2g/cm³～1.5g/cm³。

3.根据权利要求2所述的振动板，其特征在于，所述无机纤维包括碳纤维、玄武岩纤维、玻纤、碳化硅纤维中的至少一种；

和/或，所述合成纤维包括聚丙烯纤维、尼龙纤维、涤纶纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚氯乙烯纤维、聚氨酯弹性纤维、聚烯烃弹力纤维中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的振动板，其特征在于，所述无机纤维的长度中心值为0.5mm～60mm；

和/或，所述无机纤维在所述短切纤维复合层中的纤维的总体积中的含量占比为10％～50％。

5.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，所述短切纤维复合层的压缩模量为50MPa～2GPa。

6.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，所述阻尼层为乙烯丙烯酸酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、三元乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶、TPU、TPEE中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，所述阻尼层的损耗因子为0.05～0.8。

8.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，所述阻尼层的总厚度占比为5％～50％；和/或，所述阻尼层的克重10g/m²～200g/m²。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的振动板，其特征在于，所述硬质材料层为碳纤维预浸料层、金属层或者无机非金属材料层；和/或，所述硬质材料层的密度1.2g/cm³～8.1g/cm³。

10.根据权利要求9所述的振动板，其特征在于，所述碳纤维预浸料包括碳纤维，所述碳纤维的拉伸模量为120GPa～1200GPa。

11.根据权利要求9所述的振动板，其特征在于，所述碳纤维预浸料层包括一层单向碳纤维；或者，所述碳纤维预浸料层包括多层单向碳纤维，多层所述单向碳纤维层叠设置，相邻两层所述单向碳纤维的碳纤维延伸方向彼此不平行；

和/或，所述碳纤维预浸料层中任一层所述单向碳纤维的克重为5g/㎡～500g/㎡。

12.根据权利要求9所述的振动板，其特征在于，所述碳纤维预浸料层包括编织碳纤维，所述编织碳纤维中碳纤维束的宽度为2mm～60mm；

和/或，所述编织碳纤维的编织花纹为平纹、斜纹、缎纹中的一种或者多种；

和/或，所述编织碳纤维的克重为30g/㎡～500g/㎡。

13.根据权利要求9所述的振动板，其特征在于，所述金属层为铝膜层、钢膜层中的至少一种。

14.根据权利要求9所述的振动板，其特征在于，所述非金属材料层为玻璃层，所述玻璃层中氧化硅的质量含量为50％～95％；

或者，所述非金属材料层为陶瓷层，所述陶瓷层为氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化铝、氮化硅中的任一种。

15.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，所述硬质材料层的总厚度为所述振动板总厚度的2％～50％。

16.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，各所述硬质材料层的厚度相同，每个所述硬质材料层的厚度为5μm～500μm。

17.根据权利要求1所述的振动板，其特征在于，所述振动板包括四层，两侧的所述硬质材料层的材料相同；

或者，所述振动板包括四层，两侧的所述硬质材料层的材料不同。

18.根据权利要求17所述的振动板，其特征在于，所述振动板包括依次叠置的碳纤维预浸料层、所述短切纤维复合层、所述阻尼层和碳纤维预浸料层。

19.根据权利要求17所述的振动板，其特征在于，所述振动板包括依次叠置的碳纤维预浸料层、所述短切纤维复合层、所述阻尼层和钢膜层。

20.根据权利要求17所述的振动板，其特征在于，所述振动板包括依次叠置的钢膜层、所述短切纤维复合层、所述阻尼层和碳纤维预浸料层。

21.一种振膜组件，其特征在于，包括振膜和根据权利要求1-20中任一所述的振动板。

22.一种发声装置，其特征在于，包括权利要求21所述的振膜组件。